3.1 交变电流 课件-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

§1 交变电流 第三章 交变电流 高中物理(人教版2019)选择性必修第二册 新课引入 用示波器或电压传感器先观察电池供给的电压的波形，再观察学生电源交流挡供给的电压的波形。这两种波形各有什么特点？ 交变电流 1.恒定电流： 大小方向都不随时间变化的电流。 2.直流电：方向不随时间变化的电流叫做直流电，简称直流（DC）。 大小可以改变！ 3.交流电：方向随时间做周期性变化的电流叫做交流电，简称交流（AC）。 t I 0 t I 0 注意：交流、直流的区别看的是方向！大小可以改变！ 针对练1.以下各个选项所示的电流中，属于交变电流的是 √ 交变电流 观察交变电流的方向 1 演示：把两个发光颜色不同的发光二极管并联，注意使两者正负极的方向不同，然后连接到教学发电机两端。观察发光二极管的发光情况。实验现象说明了什么？ 现象： 说明：发电机产生的电流方向在不断变化。 两个二极管会交替发光 交流发电机的基本构造 （1）定子：不动的部分叫定子--磁极 （2）转子：转动的部分叫转子--电枢 （3）滑环：K、L （4）电刷：E、F K L E F 2 使线圈在转动时保持与外电路的连接 交变电流产生条件：在匀强磁场中，矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。 中性面：线圈在磁场中转动的过程中，线圈平面与磁场垂直时所在的平面。 思考与讨论 假定线圈沿逆时针方向匀速转动时： 当线圈在磁场中绕轴转动时，哪些边切割磁感线？ AB边和CD边切割磁感线 平面图（正视图） 一个周期内的电流的变化 I=0 I方向：DCBAD I=0 I方向：ABCDA 3 甲 乙 丙 丁 一个周期内，线圈经过两次中性面。 思考与讨论 (1)线圈转到甲、丙位置时（中性面），磁通量有什么特点？ (2)AB棒速度方向与磁场方向是什么关系？ (3)此时的感应电动势多大？ (4)磁通量的变化率有什么特点？ 甲 丙 ∆Φ/∆t= 0 E=0 Φ=BS 最大 B//v 不切割磁感线 中性面的特点 （1）中性面：垂直于磁场方向的平面 B⊥S （2）磁通量最大，Φ=Φmax=BS （3）速度方向与磁场平行，不切割磁感线，E=0，I=0 （4）磁场的变化率为零 （5）一个周期有两次经过中性面，每当线圈经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，一个周期内感应电流方向就改变俩次 4 (1)线圈转到乙、丁位置时，磁通量有什么特点？ (2)AB棒速度方向与磁场方向是什么关系？ (3)此时的感应电动势多大？ (4)磁通量的变化率有什么特点？ 思考与讨论 Φ=0 B⊥v E=BLv 最大 ∆Φ/∆t 最大 乙 丁 （1）与中性面垂直的面,B//S （2）磁通量最小，Φ=0 （3）速度方向与磁场垂直，感应电动势最大，电流最大 （4）磁场的变化率最大 与中性面垂直的面的特点 5 画一画感应电流的大致随时间变化的图像 规定一个正方向，画出线圈在甲乙丙丁四个不同位置时对应电流的大小，大致画出电流的变化图像，看看图像的形状，猜测一下可能是什么的函数图像？ 甲 乙 丙 丁 戊（甲） i o t 交变电流的变化图像 6 线圈处在磁感应强度是B 的匀强磁场中，AB、CD宽L1，AD、BC长L2 ，线圈平面从中性面沿逆时针方向开始转动，角速度是ω．经过时间t，推导此时线圈中产生瞬时感应电动势. 1.线圈与中性面的夹角是多少？ 2.AB边的速度多大？ 3.AB边速度方向与磁场方向夹角是多大？ 交变电流的变化规律 D θ 7 4.AB边中的感应电动势多大？ 5.线圈中的感应电动势多大？ AB、CD等效为两个串联的电源 θ B A D C 交变电流的变化规律 7 6.以线圈经过中性面开始计时，在时刻t 线圈中的感应电动势（AB和CD边切割磁感线 ） 若为N匝线圈： 思考与讨论：由中性面计时，此时线圈电动势多大？转至与中性面垂直，此时线圈的 电动势多大？ 为电动势的最大值（峰值） 交变电流的变化规律 7 7.交变电流的变化规律图像 (1)瞬时电动势e随时间变化的规律： (3)负载电压u随时间变化的规律： (2)电流i随时间变化的规律： 正弦交流电 交变电流的变化规律 7 注意: 在上式中 e、 u、 i 叫交流电瞬时值; Em 、Um、 Im叫交流电最大值又叫峰值。 7.交变电流的变化规律图像 以上表达形式仅在从中性面开始计时的情况下成立 交变电流的变化规律 7 8.如果线圈从垂直中性面的位置开始转动，e、u、i表达形式还是正弦吗？ e＝Emcosωt，i＝Imcosωt，u＝Umcos ωt 交流发电机的线圈不一定是矩形。 10.交变电流的种类 正弦交流电 示波器中的 锯齿波扫描电压 电子计算机中的 矩形脉冲 激光通信中的 尖脉冲 交变电流的变化规律 7 思考与讨论 感应电动势的峰值与线圈的形状和转轴的位置有没有关系？如图所示，如果三个不同形状面积相同的线圈产生的交变电流的感应电动势的峰值是否相同？ 交变电流的变化规律 7 中性面 中性面的垂面 远离中性面 靠近中性面 位置 线圈平面与磁场垂直 线圈平面与磁场平行 线圈平面与磁场夹角变小 线圈平面与磁场夹角变大 磁通量 最大 零 变小 变大 磁通量变化率 零 最大 变大 变小 感应电动势 零 最大 变大 变小 线圈边缘线速度与磁场方向夹角 零 90° 变大 变小 感应电流 零 最大 变大 变小 电流方向 改变 不变 不变 不变 交变发电机的种类 8 1.交流发电机基本组成部分。 电枢：产生感应电动势的线圈； 磁体：产生磁场的磁体 2.交流发电机的种类 交变发电机的应用 三峡大坝 水力发电机组 9 风力发电 风力发电机组 交变发电机的应用 9 Lavf58.29.100 Lavf58.29.100 Lavf58.29.100 Lavf58.29.100 $