第二章第二節(jié)交變電流的描述

1、上上 頁頁下下 頁頁核心要點突破核心要點突破基礎知識梳理基礎知識梳理課堂互動講練課堂互動講練隨堂達標自測隨堂達標自測課時活頁訓練課時活頁訓練第二章第二章 交變電流交變電流第二節(jié)第二節(jié) 交變電流的描述交變電流的描述上上 頁頁下下 頁頁核心要點突破核心要點突破基礎知識梳理基礎知識梳理課堂互動講練課堂互動講練隨堂達標自測隨堂達標自測課時活頁訓練課時活頁訓練第二章第二章 交變電流交變電流學習目標：學習目標：1.知道交變電流的變化規(guī)律及表知道交變電流的變化規(guī)律及表示方法示方法.2.知道交變電流的峰值、瞬時值的含義知道交變電流的峰值、瞬時值的含義.重點難點重點難點:1.能通過表達式或圖象認識交變電能通過表

2、達式或圖象認識交變電流的規(guī)律流的規(guī)律.2.對對e=Emsint的理解的理解.易錯問題易錯問題:交變電流（或電壓）變化率與其瞬交變電流（或電壓）變化率與其瞬時值的大小不能正確的理解時值的大小不能正確的理解.上上 頁頁下下 頁頁核心要點突破核心要點突破基礎知識梳理基礎知識梳理課堂互動講練課堂互動講練隨堂達標自測隨堂達標自測課時活頁訓練課時活頁訓練第二章第二章 交變電流交變電流基礎知識梳理基礎知識梳理一、用函數(shù)表達式描述交變電流一、用函數(shù)表達式描述交變電流函數(shù)形式：函數(shù)形式：N匝面積為匝面積為S的線圈以角速度的線圈以角速度轉(zhuǎn)動，從轉(zhuǎn)動，從中性面開始計時，則中性面開始計時，則e=_.用用Em表示峰表示

3、峰值值NBS,則則e=_電流電流i=_.若線圈從若線圈從磁感線與線圈平面平行的位置開始計時，上面表達磁感線與線圈平面平行的位置開始計時，上面表達式變?yōu)椋菏阶優(yōu)椋篹=_,i=_.NBSsintEmsintImsintNBScostImcost上上 頁頁下下 頁頁核心要點突破核心要點突破基礎知識梳理基礎知識梳理課堂互動講練課堂互動講練隨堂達標自測隨堂達標自測課時活頁訓練課時活頁訓練第二章第二章 交變電流交變電流二、用圖像描述交變二、用圖像描述交變電流電流1.物理意義：描述交變物理意義：描述交變電流（電動勢電流（電動勢e，電流，電流i，電壓電壓U）隨時間）隨時間t（或（或角度角度t）變化的規(guī)律）變化

4、的規(guī)律.2.常見圖象常見圖象:如圖如圖2-2-1所示所示.圖圖2-2-1上上 頁頁下下 頁頁核心要點突破核心要點突破基礎知識梳理基礎知識梳理課堂互動講練課堂互動講練隨堂達標自測隨堂達標自測課時活頁訓練課時活頁訓練第二章第二章 交變電流交變電流核心要點突破核心要點突破一、交流電的變化規(guī)律一、交流電的變化規(guī)律如圖如圖2-2-2甲所示，當線圈勻速轉(zhuǎn)動到圖乙中的（甲所示，當線圈勻速轉(zhuǎn)動到圖乙中的（1）位置時穿過線圈的磁通量最大，但此時位置時穿過線圈的磁通量最大，但此時ab和和cd邊均邊均未切割磁感線，此時，線圈的磁通量的變化率為零，未切割磁感線，此時，線圈的磁通量的變化率為零，線圈中無感應電動勢，這個

5、位置叫中性面線圈中無感應電動勢，這個位置叫中性面.當線圈轉(zhuǎn)到圖乙中的（當線圈轉(zhuǎn)到圖乙中的（3）位置時，線圈平面與磁）位置時，線圈平面與磁感線平行，磁通量為零，但此時感線平行，磁通量為零，但此時ab和和cd邊正垂直邊正垂直上上 頁頁下下 頁頁核心要點突破核心要點突破基礎知識梳理基礎知識梳理課堂互動講練課堂互動講練隨堂達標自測隨堂達標自測課時活頁訓練課時活頁訓練第二章第二章 交變電流交變電流圖圖2-2-2上上 頁頁下下 頁頁核心要點突破核心要點突破基礎知識梳理基礎知識梳理課堂互動講練課堂互動講練隨堂達標自測隨堂達標自測課時活頁訓練課時活頁訓練第二章第二章 交變電流交變電流切割磁感線，此時，線圈的磁

6、通量的變化率最大，產(chǎn)切割磁感線，此時，線圈的磁通量的變化率最大，產(chǎn)生的感應電動勢最大，為生的感應電動勢最大，為Em=NBS.當線圈轉(zhuǎn)到圖乙中（當線圈轉(zhuǎn)到圖乙中（2）位置時，有效切割速度）位置時，有效切割速度v1=vsint，所以此時感應電動勢為：，所以此時感應電動勢為：e=NBSsint，即，即e=Emsint.對純電阻電路，設閉合電路總電阻為對純電阻電路，設閉合電路總電阻為R，由歐姆定律得，由歐姆定律得閉合電路的電流瞬時值閉合電路的電流瞬時值i=e/R=(Em/R)sint=Imsint.此時加在電路的某一段電阻此時加在電路的某一段電阻R上的電壓瞬時值：上的電壓瞬時值：u=iR=ImRsin

7、t=Umsint.上上 頁頁下下 頁頁核心要點突破核心要點突破基礎知識梳理基礎知識梳理課堂互動講練課堂互動講練隨堂達標自測隨堂達標自測課時活頁訓練課時活頁訓練第二章第二章 交變電流交變電流二、如何用函數(shù)表達式描述交變電流？二、如何用函數(shù)表達式描述交變電流？1.推導交變電流的瞬時值表達式推導交變電流的瞬時值表達式如圖如圖2-2-3所示，當線圈所示，當線圈abcd經(jīng)過中性經(jīng)過中性面時開始計時，經(jīng)時間面時開始計時，經(jīng)時間t線圈轉(zhuǎn)動的角線圈轉(zhuǎn)動的角度為度為t，ab、cd兩邊切割磁感線的有兩邊切割磁感線的有效速度為效速度為vsint.設線圈的長設線圈的長ab=L1，寬，寬ad=L2，則，則v=(L2/2

8、)，ab、cd邊切割磁邊切割磁感線產(chǎn)生的電動勢相同，感線產(chǎn)生的電動勢相同，圖圖2-2-3上上 頁頁下下 頁頁核心要點突破核心要點突破基礎知識梳理基礎知識梳理課堂互動講練課堂互動講練隨堂達標自測隨堂達標自測課時活頁訓練課時活頁訓練第二章第二章 交變電流交變電流均為均為BL1vsint，兩個電動勢串聯(lián)，總電動勢為，兩個電動勢串聯(lián)，總電動勢為e=BL1L2sint,若線圈有若線圈有N匝匝,則則e=NBL1L2sint,令令Em=NBS,S表示線圈的面積表示線圈的面積,則則S=L1L2.上式可以寫上式可以寫成成e=Emsint.其中其中Em是電動勢的最大值是電動勢的最大值,也叫峰值也叫峰值.電動勢按正

9、弦規(guī)律變化電動勢按正弦規(guī)律變化,因此這種交變電流叫做正弦因此這種交變電流叫做正弦交流電交流電.若從最大值位置計時若從最大值位置計時,可以推導出電動勢的可以推導出電動勢的余弦表達式余弦表達式.不管是正弦表達式還是余弦表達式我們不管是正弦表達式還是余弦表達式我們都把它叫正弦交流電都把它叫正弦交流電.上上 頁頁下下 頁頁核心要點突破核心要點突破基礎知識梳理基礎知識梳理課堂互動講練課堂互動講練隨堂達標自測隨堂達標自測課時活頁訓練課時活頁訓練第二章第二章 交變電流交變電流2.產(chǎn)生正弦交流電的條件產(chǎn)生正弦交流電的條件:勻強磁場，轉(zhuǎn)軸與磁場垂勻強磁場，轉(zhuǎn)軸與磁場垂直，線圈勻速轉(zhuǎn)動，與轉(zhuǎn)軸位置和線圈形狀無關(guān)直

10、，線圈勻速轉(zhuǎn)動，與轉(zhuǎn)軸位置和線圈形狀無關(guān).三、交變電流的圖象三、交變電流的圖象交變電流的圖象能描述交流電隨時間變化的規(guī)律，交變電流的圖象能描述交流電隨時間變化的規(guī)律，如圖如圖2-2-4 所示所示.圖圖2-2-4上上 頁頁下下 頁頁核心要點突破核心要點突破基礎知識梳理基礎知識梳理課堂互動講練課堂互動講練隨堂達標自測隨堂達標自測課時活頁訓練課時活頁訓練第二章第二章 交變電流交變電流線圈從中性面位置開始計時，圖象是正弦曲線，線圈從中性面位置開始計時，圖象是正弦曲線，e=Emsint；若在；若在t=0時，線圈平面與中性面夾角為時，線圈平面與中性面夾角為，則則e=Emsin（t+），線圈從垂直中性面位置

11、開始計），線圈從垂直中性面位置開始計時，圖象是時，圖象是 i=Imcost u=Umcost e=Emcost余弦曲線余弦曲線上上 頁頁下下 頁頁核心要點突破核心要點突破基礎知識梳理基礎知識梳理課堂互動講練課堂互動講練隨堂達標自測隨堂達標自測課時活頁訓練課時活頁訓練第二章第二章 交變電流交變電流四、交變電流的瞬時值的大小與變化的快慢是一四、交變電流的瞬時值的大小與變化的快慢是一回事嗎？回事嗎？交變電流的電壓或電流變化的快慢（變化率），交變電流的電壓或電流變化的快慢（變化率），在圖線上等于某瞬間切線的斜率，它與電壓或電在圖線上等于某瞬間切線的斜率，它與電壓或電流瞬時值的大小是兩回事流瞬時值的大小

12、是兩回事.瞬時值最大時，變化率瞬時值最大時，變化率最?。ǖ扔诹悖?；瞬時值為零時，變化率恰好最最?。ǖ扔诹悖?；瞬時值為零時，變化率恰好最大大.在具體問題中，必須弄清楚哪些量與瞬時值有在具體問題中，必須弄清楚哪些量與瞬時值有關(guān)，哪些量與變化率有關(guān)關(guān)，哪些量與變化率有關(guān).上上 頁頁下下 頁頁核心要點突破核心要點突破基礎知識梳理基礎知識梳理課堂互動講練課堂互動講練隨堂達標自測隨堂達標自測課時活頁訓練課時活頁訓練第二章第二章 交變電流交變電流交變電流峰值、瞬時值的計算交變電流峰值、瞬時值的計算課堂互動講練課堂互動講練 有一個有一個10匝正方形線框，邊長匝正方形線框，邊長為為20 cm，線框總電阻為，線框

13、總電阻為1 ，線框繞，線框繞OO軸以軸以10 rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動的角速度勻速轉(zhuǎn)動,如圖如圖2-2-5所示所示,垂直于線框平面向里垂直于線框平面向里的勻強磁場的磁感應強度為的勻強磁場的磁感應強度為0.5 T.問問:上上 頁頁下下 頁頁核心要點突破核心要點突破基礎知識梳理基礎知識梳理課堂互動講練課堂互動講練隨堂達標自測隨堂達標自測課時活頁訓練課時活頁訓練第二章第二章 交變電流交變電流（1）該線框產(chǎn)生的交變電流電動勢最大值、電流）該線框產(chǎn)生的交變電流電動勢最大值、電流最大值分別是多少？最大值分別是多少？（2）線框從圖示位置轉(zhuǎn)過）線框從圖示位置轉(zhuǎn)過60時，感應電動勢的時，感應電動勢的瞬時值是多

14、大？瞬時值是多大？（3）寫出感應電動勢隨時間變化的表達式）寫出感應電動勢隨時間變化的表達式.【思路點撥思路點撥】解答本題時應把握以下兩點解答本題時應把握以下兩點:（1）電動勢最大值）電動勢最大值Em=NBS.（2）根據(jù)計時起點確定瞬時值表達式是）根據(jù)計時起點確定瞬時值表達式是e=Emsint還是還是e=Emcost.上上 頁頁下下 頁頁核心要點突破核心要點突破基礎知識梳理基礎知識梳理課堂互動講練課堂互動講練隨堂達標自測隨堂達標自測課時活頁訓練課時活頁訓練第二章第二章 交變電流交變電流【解析解析】（1）交變電流電動勢最大值為）交變電流電動勢最大值為Em=NBS=100.50.2210 V=6.2

15、8 V,電流的最大值為電流的最大值為Im=Em/R=(6.28/1) A=6.28 A.（2）線框轉(zhuǎn)過）線框轉(zhuǎn)過60時時,感應電動勢感應電動勢e=Emsin60=5.44 V.（3）由于線框轉(zhuǎn)動是從中性面開始計時的，所以）由于線框轉(zhuǎn)動是從中性面開始計時的，所以瞬時值表達式為瞬時值表達式為e=Emsint=6.28sin10t V.【答案答案】見解析見解析上上 頁頁下下 頁頁核心要點突破核心要點突破基礎知識梳理基礎知識梳理課堂互動講練課堂互動講練隨堂達標自測隨堂達標自測課時活頁訓練課時活頁訓練第二章第二章 交變電流交變電流【規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)】 求解交變電動勢瞬時值的步驟：求解交變電動勢瞬時值的步

16、驟：（1）確定線圈轉(zhuǎn)動是從哪個位置開始計時的）確定線圈轉(zhuǎn)動是從哪個位置開始計時的.（2）確定表達式是正弦還是余弦）確定表達式是正弦還是余弦.（3）確定線圈轉(zhuǎn)動的角速度）確定線圈轉(zhuǎn)動的角速度及線圈匝數(shù)及線圈匝數(shù)N、磁、磁感應強度感應強度B、線圈面積、線圈面積S等等.（4）求出峰值）求出峰值Em=NBS,寫出表達式寫出表達式,代入時間求代入時間求瞬時值瞬時值.上上 頁頁下下 頁頁核心要點突破核心要點突破基礎知識梳理基礎知識梳理課堂互動講練課堂互動講練隨堂達標自測隨堂達標自測課時活頁訓練課時活頁訓練第二章第二章 交變電流交變電流1.矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的對稱矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于

17、磁感線的對稱軸轉(zhuǎn)動，線圈共軸轉(zhuǎn)動，線圈共100匝，轉(zhuǎn)速為（匝，轉(zhuǎn)速為（10/）r/min,在在轉(zhuǎn)動過程中穿過線圈的磁通量的最大值為轉(zhuǎn)動過程中穿過線圈的磁通量的最大值為0.03 Wb,則線圈平面轉(zhuǎn)到與磁感線平行時，感應電動則線圈平面轉(zhuǎn)到與磁感線平行時，感應電動勢為多少勢為多少?當線圈平面與中性面夾角為當線圈平面與中性面夾角為/3時時,感應感應電動勢為多少電動勢為多少?上上 頁頁下下 頁頁核心要點突破核心要點突破基礎知識梳理基礎知識梳理課堂互動講練課堂互動講練隨堂達標自測隨堂達標自測課時活頁訓練課時活頁訓練第二章第二章 交變電流交變電流解析：由題意知解析：由題意知:m=0.03 Wb=2n=2(1

18、0/)(1/60) rad/s=(1/3) rad/s.線圈轉(zhuǎn)至與磁感線平行時線圈轉(zhuǎn)至與磁感線平行時,感應電動勢最大感應電動勢最大,故故Em=NBS=Nm=1000.03(1/3) V=1 V瞬時值表達式瞬時值表達式e=Emsint=sin(t/3 )V當當=t=/3時，時，e=sin（/3） V= V.32答案：答案：1 V V32上上 頁頁下下 頁頁核心要點突破核心要點突破基礎知識梳理基礎知識梳理課堂互動講練課堂互動講練隨堂達標自測隨堂達標自測課時活頁訓練課時活頁訓練第二章第二章 交變電流交變電流交變電流圖象的應用交變電流圖象的應用 一矩形線圈，繞垂直于勻強磁場并位于一矩形線圈，繞垂直于勻

19、強磁場并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動，繞圈中的感應電動線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動，繞圈中的感應電動勢勢e隨時間隨時間t的變化如圖的變化如圖2-2-6所示，下列說法中所示，下列說法中正確的是（正確的是（ ）圖圖2-2-6上上 頁頁下下 頁頁核心要點突破核心要點突破基礎知識梳理基礎知識梳理課堂互動講練課堂互動講練隨堂達標自測隨堂達標自測課時活頁訓練課時活頁訓練第二章第二章 交變電流交變電流A.t1時刻通過線圈的磁通量為零時刻通過線圈的磁通量為零B.t2時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大C.t3時刻通過線圈的磁通量變化率的絕對值最大時刻通過線圈的磁通量變化率的絕對值最大D.每

20、當每當e變換方向時，通過線圈的磁通量的絕對值都變換方向時，通過線圈的磁通量的絕對值都為最大為最大【思路點撥思路點撥】磁通量磁通量、磁通量的變化、磁通量的變化及磁通量及磁通量變化率變化率/t屬于有關(guān)聯(lián)但內(nèi)涵不同的三個物理量，屬于有關(guān)聯(lián)但內(nèi)涵不同的三個物理量，要注意明確其區(qū)別，由法拉第電磁感應定律可知，要注意明確其區(qū)別，由法拉第電磁感應定律可知，感應電動勢正比于感應電動勢正比于/t，與，與、無關(guān)無關(guān).上上 頁頁下下 頁頁核心要點突破核心要點突破基礎知識梳理基礎知識梳理課堂互動講練課堂互動講練隨堂達標自測隨堂達標自測課時活頁訓練課時活頁訓練第二章第二章 交變電流交變電流【解析解析】t1、t3時刻線圈

21、中的感應電動勢時刻線圈中的感應電動勢e=0，故為，故為線圈通過中性面的時刻，通過線圈的磁通量為最大，線圈通過中性面的時刻，通過線圈的磁通量為最大，磁通量的變化率為零，故磁通量的變化率為零，故A、C兩項不對；兩項不對；t2時刻時刻e=Em，線圈平面轉(zhuǎn)到與磁感線平行時刻，磁通量為，線圈平面轉(zhuǎn)到與磁感線平行時刻，磁通量為零，零，B項也不對；每當項也不對；每當e變換方向時，也就是線圈通變換方向時，也就是線圈通過中性面的時刻，通過線圈的磁通量絕對值最大，過中性面的時刻，通過線圈的磁通量絕對值最大，D項正確項正確.【答案答案】D上上 頁頁下下 頁頁核心要點突破核心要點突破基礎知識梳理基礎知識梳理課堂互動講練課堂互動講練隨堂達標自測隨堂達標自測課時活頁訓練課時活頁訓練第二章第二章 交變電流交變電流【規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)】正確理解圖象中所描述的物理規(guī)律正確理解圖象中所描