高中物理選修交變電流

1、編輯ppt 交變電流交變電流 直流電直流電( (Direct Current , DC)DC)電流方向不隨時(shí)間而改變電流方向不隨時(shí)間而改變. .交變電流交變電流( (alternating current ,AC)AC). .一、直流電與交流電一、直流電與交流電二、交變電流的產(chǎn)生二、交變電流的產(chǎn)生 矩形線圈矩形線圈在在勻強(qiáng)磁場(chǎng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng). .編輯ppt編輯ppt 交變電流的產(chǎn)生交變電流的產(chǎn)生甲甲乙乙丙丙丁丁ABCDABCDABCDABCD為了能更方便地說明問題，我們將立為了能更方便地說明問題，我們將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖來分析體圖轉(zhuǎn)化為平面圖來分析

2、ABCDADBADB中性面中性面: :線圈平面與磁感線垂直的位置線圈平面與磁感線垂直的位置. .特點(diǎn)：線圈經(jīng)過中性面時(shí)，特點(diǎn)：線圈經(jīng)過中性面時(shí)，最大最大，但線圈，但線圈中的中的電動(dòng)勢(shì)為電動(dòng)勢(shì)為0.0.ADBVV 線圈與磁場(chǎng)平行時(shí)線圈與磁場(chǎng)平行時(shí)最小最小，但線圈中的，但線圈中的電動(dòng)勢(shì)最大電動(dòng)勢(shì)最大. .三三. .交變電流的變化規(guī)律交變電流的變化規(guī)律 在勻強(qiáng)磁場(chǎng)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B B中，矩形線圈中，矩形線圈ABAB邊長為邊長為L L1 1，BCBC邊長為邊長為L L2 2，逆時(shí)針繞垂直于磁場(chǎng)，逆時(shí)針繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為，從中性面，從中性面開始計(jì)時(shí)，經(jīng)時(shí)間開始計(jì)時(shí)，經(jīng)時(shí)

3、間t t，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是多少？勢(shì)是多少？ ABCDADBVVV1V2線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，多少次經(jīng)過中性面線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，多少次經(jīng)過中性面? ?電流方向改變多少次電流方向改變多少次? ?思考與討論思考與討論ABCD編輯ppt編輯ppt 1.中性面中性面：垂直磁場(chǎng)方向的平面垂直磁場(chǎng)方向的平面（1）線圈經(jīng)過中性面時(shí)，穿過線圈的）線圈經(jīng)過中性面時(shí)，穿過線圈的磁通量最大磁通量最大=BS，但，但/t =0最小最小，（，（ ab和和cd邊都不切邊都不切割磁感線），線圈中的感應(yīng)割磁感線），線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零電動(dòng)勢(shì)為零（2）線圈經(jīng)過中性面時(shí)，電流將改變方向，線圈）線圈經(jīng)過中性面時(shí)，電流將改變

4、方向，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)一周一周，兩次兩次經(jīng)過中性面，電流方向改變經(jīng)過中性面，電流方向改變兩兩次次2.線圈平行與磁感線時(shí)，線圈平行與磁感線時(shí)，=0,/t最大最大，感應(yīng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大電動(dòng)勢(shì)最大。編輯ppt以線圈經(jīng)過中性面開始計(jì)時(shí)，切割邊以線圈經(jīng)過中性面開始計(jì)時(shí)，切割邊L1，另一邊，另一邊L2,推推導(dǎo)任意時(shí)刻導(dǎo)任意時(shí)刻t線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)tvNBLesin2122Lv又tLLNBesin2121LLNBEm令則有 tEemsine為電動(dòng)勢(shì)在時(shí)刻為電動(dòng)勢(shì)在時(shí)刻t的瞬時(shí)值，的瞬時(shí)值，Em為電動(dòng)勢(shì)的最大值（峰值）為電動(dòng)勢(shì)的最大值（峰值）NBS=NBS三、三、交變電流的變化規(guī)律交變電流的變化規(guī)

5、律 （1）電動(dòng)勢(shì)按正弦規(guī)律變化tEemsin（2）電流按正弦規(guī)律變化 tIimsin（3）電路上的電壓按正弦規(guī)律變化 tUumsin 電流通過R時(shí)： tIimsin.RIUiRumm，交變電流的變化規(guī)律交變電流的變化規(guī)律 成立條件：轉(zhuǎn)軸垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)，經(jīng)中性面時(shí)開始計(jì)時(shí)eoEmT/4T/42T/42T/43T/43T/4T T/2/23 3/2/22 2tt tabcdKLABabcdK LABabcdkLABabcdkLABabcdkLAB四、交流電的圖像四、交流電的圖像 正弦交變電流的變化規(guī)律正弦交變電流的變化規(guī)律（從中性面開始計(jì)時(shí)從中性面開始計(jì)時(shí)）物物 理理 量量瞬時(shí)值表達(dá)式瞬時(shí)值表達(dá)式

6、最最 大大 值值 表表 達(dá)達(dá) 式式電電 動(dòng)動(dòng) 勢(shì)勢(shì)電電 流流路端電壓路端電壓e=EmsintE Em m= = n nBSBSI Im m= E= Em m/R (/R (閉合電路的總電阻為閉合電路的總電阻為R R) )i=Ii=Im msintsintu=UmsintU Um m=I=Im mR R （R R 是該段電路的電阻）是該段電路的電阻）交流電的圖像交流電的圖像 et0Em-Emit0Im-Im(1)(1)正弦交流電正弦交流電(2)(2)示波器中的鋸齒波掃描電壓示波器中的鋸齒波掃描電壓(3)(3)電子計(jì)算機(jī)中的矩形脈沖電子計(jì)算機(jī)中的矩形脈沖(4)(4)激光通信中的尖脈沖激光通信中的尖

7、脈沖五、交變電流的種類五、交變電流的種類編輯ppt六、交流發(fā)電機(jī)六、交流發(fā)電機(jī)編輯ppt編輯ppt1、組成：用來產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的線圈（叫電樞）、組成：用來產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的線圈（叫電樞） 用來產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁極用來產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁極 2、種類、種類 旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī) 旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的部分叫轉(zhuǎn)子，不動(dòng)的部分叫定子動(dòng)的部分叫轉(zhuǎn)子，不動(dòng)的部分叫定子編輯ppt、交流發(fā)電機(jī)有兩種，即、交流發(fā)電機(jī)有兩種，即、 其中轉(zhuǎn)動(dòng)的部分叫其中轉(zhuǎn)動(dòng)的部分叫，不動(dòng)的部分叫，不動(dòng)的部分叫發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子是由轉(zhuǎn)子是由、或或其它動(dòng)力機(jī)帶動(dòng)其它動(dòng)力機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)磁極式旋轉(zhuǎn)磁極式旋轉(zhuǎn)電樞式旋轉(zhuǎn)電樞式轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)

8、子定子定子水輪機(jī)水輪機(jī)蒸汽輪機(jī)蒸汽輪機(jī) 、當(dāng)線圈平面垂直于磁感線時(shí)，線圈各邊都、當(dāng)線圈平面垂直于磁感線時(shí)，線圈各邊都不切割磁感線，線圈中沒有感應(yīng)電流，這樣的位置不切割磁感線，線圈中沒有感應(yīng)電流，這樣的位置叫做叫做線圈平面每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)線圈平面每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電流方向就改變一次，因此線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電電流方向就改變一次，因此線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流方向改變流方向改變 、交流電的產(chǎn)生：矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞、交流電的產(chǎn)生：矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的中心軸勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)，線圈中就會(huì)垂直于磁場(chǎng)方向的中心軸勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)，線圈中就會(huì)產(chǎn)生產(chǎn)生 、交變電流：、交變電流：和和 都隨時(shí)間做都隨

9、時(shí)間做 的電流叫做交變電流電壓和電流隨的電流叫做交變電流電壓和電流隨時(shí)間按時(shí)間按 變化的交流電叫正弦交流電變化的交流電叫正弦交流電 課堂練習(xí)課堂練習(xí)、線圈從中性面開始轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度是、線圈從中性面開始轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度是，線圈，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值是中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值是E Em m，那么在任一時(shí)刻，那么在任一時(shí)刻t t感感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值e e為為若線圈電若線圈電阻為，則感應(yīng)電流的瞬時(shí)值阻為，則感應(yīng)電流的瞬時(shí)值為為 0E Em -E-Emt課堂練習(xí)課堂練習(xí)一矩形線圈,繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)并位于線圈平面的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng),線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t的變化如圖所示,正確的是（ ）1時(shí)刻通過線

10、圈的磁通量為零2時(shí)刻通過線圈的磁通量的絕對(duì)值最大3時(shí)刻通過線圈的磁通量的絕對(duì)值最大D.每當(dāng)e變換方向時(shí)，通過線圈的磁通量絕對(duì)值最小et0t1t2t3t4Em-EmC C1 1、知道交變電流定義（知道交變電流定義（ACAC）：）：大小和方向都隨時(shí)間作周期性變化大小和方向都隨時(shí)間作周期性變化的電流。方向不隨時(shí)間變化的電流為直流電（的電流。方向不隨時(shí)間變化的電流為直流電（DCDC）。辨析電流圖。）。辨析電流圖。3 3、推導(dǎo)和理解交變電流的變化規(guī)律：推導(dǎo)和理解交變電流的變化規(guī)律：（重難點(diǎn)）（重難點(diǎn)）（1）方向變化規(guī)律方向變化規(guī)律-線圈平面每經(jīng)過線圈平面每經(jīng)過中性面中性面一次，感應(yīng)電流的一次，感應(yīng)電流的方向就改變方向就改變一次；線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一次；線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周一周，感應(yīng)電流的方向改變，感應(yīng)電流的方向改變兩次兩次。 最大最大，/t =0最小，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小最小，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小E=0（2）大小變化規(guī)律）大小變化規(guī)律-按按正弦規(guī)律正弦規(guī)律變化：（能畫出瞬時(shí)線速度分變化：（能畫出瞬時(shí)線速度分解圖）解圖） e=Emsint Em=NBS叫電動(dòng)勢(shì)的最大值（峰值）叫電動(dòng)勢(shì)的最大值（峰值） i=Imsint Im=Em/R+r 叫電流的最大值（峰值）叫電流的最大值（峰值） u=Umsint Um=ImR 叫電壓的最大值（峰值）叫電壓的最大值（峰值） 交變電流交變電流 小