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

复习任务群一 现代文阅读Ⅰ 把握共性之“新”　打通应考之“脉” 第1课时 反应热 焓变（基础课） 第三章　交流电 1　交变电流 1 学习任务目标 1.知道交变电流、恒定电流的概念。(物理观念) 2.知道交流发电机的原理；会用公式描述正弦交流电。(科学思维) 3.知道发电机和电动机中的能量转化情况。(科学探究) 1　交变电流 2 问题式预习 知识点一　认识交变电流 1．恒定电流：______和______都不随时间改变的电流。 2．交变电流：______和______都随时间做______性变化的电流，简称交流电。 3．正弦交流电：______和______都随时间按____________规律变化的交变电流。 大小 方向 大小 方向 周期 大小 方向 正弦函数 1　交变电流 3 [科学思维] 　如图所示为四种电流的波形图，试回答下列问题： A　　　　　B　　　　　C　　　　D (1)属于交变电流的是_________。 (2)属于直流电的是___。 ABD C 4 [判一判] 1．方向不随时间变化的电流是恒定电流。 (　　) 2．大小不变的电流一定是直流。 (　　) 3．方向周期性变化、大小不变的电流是交变电流。 (　　) × × √ 知识点二　正弦交流电的产生和变化规律 1．产生条件：闭合矩形线圈在____________中绕______于磁场方向的轴______转动。 2．两个特殊位置 (1)S⊥B(中性面)：线圈中的磁通量______，Φm＝______，线圈中的感应电动势为___，感应电流为___，方向______。 (2)S∥B：线圈中的磁通量Φ＝___，线圈中的感应电动势______，感应电流______，方向______。 匀强磁场 垂直 匀速 最大 BS 零 零 改变 0 最大 最大 不变 3．正弦交流电的变化规律 如果从中性面位置开始计时，则经过时间t后，线圈的正视图如图所示： (1)线圈转过的角度为θ＝ωt。 (2)AB边转动的线速度大小v＝_____。 (3)AB边垂直磁感线的分速度v⊥＝______________。 (4)AB边产生的感应电动势eAB＝BLABv⊥＝BLABv sin θ＝__________。 v sin θ BSωsin ωt NBSωsin ωt 4．正弦交流电图像如图所示： [科学思维] [做一做] 关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，下列说法中正确的是(　　) A. 线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次 B. 线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变 C. 线圈平面每经过中性面一次，感应电流和感应电动势方向都要改变一次 D. 线圈转动一周，感应电流和感应电动势方向都要改变一次 √ C　解析：当线圈在匀强磁场中转动产生交变电流时，线圈平面每经过中性面一次，感应电流与感应电动势方向均改变一次，转动一周，感应电流与感应电动势方向改变两次。故C正确。 知识点三　交流发电机与电动机 1．发电机 (1)定义：把机械能转化为______的装置。 (2)发电方式：______发电、水力发电、风力发电、太阳能发电、______发电等。 (3)发电机的能量转化方式 ①水力发电和风力发电是把_________转化为电能。 ②太阳能发电是把______转化为电能。 电能 火力 核能 机械能 光能 2．电动机 (1)定义：把______转化成机械能的装置。 (2)特点：高效易控、清洁无污染等。 电能 [科学思维] 　发电机和电动机有什么相同点和不同点？ 提示：(1)相同点：两者构造相同，都由线圈、磁体组成。 (2)不同点：①发电机的工作原理是电磁感应现象，电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力而运动。②发电机是把机械能转化为电能的装置，电动机是把电能转化为机械能的装置。 [判一判] 1．发电机是将其他形式的能转化为电能的装置。(　　) 2．电动机是把机械能转化成电能的装置。(　　) √ × 任务型课堂 任务一　正弦交流电的产生 1．(2024·新课标卷)(多选)电动汽车制动时可利用车轮转动将其动能转换成电能储存起来。车轮转动时带动磁极绕固定的线圈旋转，在线圈中产生电流。磁极匀速转动的某瞬间，磁场方向恰与线圈平面垂直，如图所示。将两磁极间的磁场视为匀强磁场，则磁极再转过90° 时，线圈中 (　　) A. 电流最小 B. 电流最大 C. 电流方向由P指向Q D. 电流方向由Q指向P √ √ 1　交变电流 16 2．(多选)如图所示，线圈(均匀速转动)中产生了正弦式交变电流的是 (　　) A　　　　　　B C　　　　　　D BCD　解析：根据正弦式交变电流产生的条件可知，在匀强磁场中，线圈转轴垂直于磁场方向，转动时产生正弦式交变电流，B、C、D正确。 √ √ √ 17 1．两个特殊位置的特点   中性面 中性面的垂面 位置 线圈平面与磁场垂直 线圈平面与磁场平行 磁通量 最大 零 磁通量变化率 零 最大 感应电动势 零 最大 感应电流 零 最大 电流方向 改变 不变 2．正弦交变电流的产生条件 (1)匀强磁场。 (2)线圈匀速转动。 (3)线圈的转轴垂直于磁场方向。 3．线圈每次经过中性面时，感应电流的方向都要改变，线圈转动一周，感应电流的方向改变两次。 任务二　交变电流规律的理解和应用 √ 20 √ 3．在如图所示的交流发电机线圈中，如果ab边长为L1，bc边长为L2，线圈转动的角速度为ω，线圈匝数为n，磁感应强度为B，从图示位置开始转动，线圈电阻不计。求： (1)交变电动势的峰值Em； (2)通过电阻R的电流的瞬时值表达式。 1．交变电流瞬时值表达式的书写技巧 (1)确定正弦式交变电流的最大值：根据已知图像读出或用公式Em＝NBSω求出相应最大值。 (2)确定线圈的角速度：可根据线圈的转速或周期由ω＝2πn求出，n表示线圈的转速。 (3)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式。 ①线圈从中性面位置开始转动，则函数式为正弦函数： ②线圈从垂直中性面位置开始转动，则函数式为余弦函数。 2．交变电流的感应电动势的最大值由线圈匝数N、磁感应强度B、转动角速度ω及线圈面积S共同决定，与线圈的形状无关，与转轴的位置无关。如图所示的几种情况，若几个线圈的N、B、S、ω相同，则感应电动势的最大值相同。 甲　　　　　乙　　　　丙 27 本节课掌握了哪些考点？ 本节课还有什么疑问点？ 28 谢 谢！ 29 $