高中物理選修3-2交變電流課件

1、5.1 5.1 直流電直流電(DC)(DC)電流方向不隨時(shí)間而改變電流方向不隨時(shí)間而改變一、交變電流一、交變電流按下圖所示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)按下圖所示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示演示交變電流交變電流(AC)二、二、交變電流的產(chǎn)生交變電流的產(chǎn)生 矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 為了能更方便地說(shuō)明問(wèn)題，我們將立體圖轉(zhuǎn)為了能更方便地說(shuō)明問(wèn)題，我們將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖來(lái)分析化為平面圖來(lái)分析. .(甲甲) BSBS， 最大，最大， E=0 , I=0E=0 , I=0 中性面中性面沒(méi)有邊切割磁感應(yīng)線沒(méi)有邊切割磁感應(yīng)線BSBS，=0=0，E E最大，最大，I I最大，最大，

2、 感應(yīng)電流方向感應(yīng)電流方向b b到到a a(乙乙)a a（b b）、）、d d（c c）邊垂直）邊垂直切割磁感應(yīng)線，切割磁感應(yīng)線，(丙丙)BSBS， 最大，最大， E=0 , I=0E=0 , I=0 中性面中性面BSBS，=0=0，E E最大，最大，I I最大，最大， 感應(yīng)電流方向感應(yīng)電流方向a a到到b b 設(shè)正方形線圈的邊長(zhǎng)為設(shè)正方形線圈的邊長(zhǎng)為L(zhǎng) L，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B B中繞垂中繞垂直于磁場(chǎng)的對(duì)稱軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖所直于磁場(chǎng)的對(duì)稱軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖所示，示，abab和和cdcd邊垂直于紙面，轉(zhuǎn)軸為邊垂直于紙面，轉(zhuǎn)軸為OO1 1、線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，電流方向改、線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周

3、，電流方向改變多少次？變多少次？2 2、線圈轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)磁通量、線圈轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)磁通量最大？這時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是最大最大？這時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是最大還是最??？還是最??？3 3、線圈轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)磁通量、線圈轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)磁通量最??？這時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是最大最??？這時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是最大還是最??？還是最??？回答問(wèn)題：回答問(wèn)題：4 4、試推導(dǎo)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的變化規(guī)律公式。、試推導(dǎo)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的變化規(guī)律公式。 1 1中性面中性面：線圈平面與磁感線垂直的：線圈平面與磁感線垂直的位置叫做中性面位置叫做中性面 （1 1）線圈經(jīng)過(guò)）線圈經(jīng)過(guò)中性面中性面時(shí)，穿過(guò)線圈時(shí)，穿過(guò)線圈的的磁通量最大磁通量最大，但磁通量的變化率，

4、但磁通量的變化率為零（為零（ abab和和cdcd邊都不切割磁感線），邊都不切割磁感線），線圈中的線圈中的電動(dòng)勢(shì)為零電動(dòng)勢(shì)為零 （2 2）線圈經(jīng)過(guò)中性面時(shí)，電流將改）線圈經(jīng)過(guò)中性面時(shí)，電流將改變方向，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)變方向，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周一周，兩次兩次經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)中性面，電流方向改變中性面，電流方向改變兩次兩次 三交變電流的變化規(guī)律三交變電流的變化規(guī)律 以線圈經(jīng)過(guò)中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，在時(shí)以線圈經(jīng)過(guò)中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，在時(shí)刻刻t 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)（abab和和cdcd邊切邊切割磁感線割磁感線 ）tNBLvesin22LvtLNBesin2所以2LNBEm令則有 tEemsine為電動(dòng)勢(shì)在時(shí)刻t

5、的瞬時(shí)值，Em為電動(dòng)勢(shì)的最大值（峰值）=NB S 成立條件：轉(zhuǎn)軸垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)，經(jīng)中性面時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí) （1）電動(dòng)勢(shì)按正弦規(guī)律變化tEemsin（2 2）電流按正弦規(guī)律變化）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(guò)R時(shí)： tIimsin.RIUiRumm，四、交流電的四、交流電的圖像圖像 abcdKLABabcdK LABabcdkLABabcdkLABabcdkLAB五、交變電流的種類(lèi)五、交變電流的種類(lèi)(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

6、沖(4)(4)激光通信中的尖脈沖激光通信中的尖脈沖1 1、交變電流交變電流：大小和方向都隨時(shí)間作周期性變化的電流。：大小和方向都隨時(shí)間作周期性變化的電流。3 3、交變電流的變化規(guī)律：、交變電流的變化規(guī)律：（1 1）方向變化規(guī)律方向變化規(guī)律-線圈平面每經(jīng)過(guò)線圈平面每經(jīng)過(guò)中性面中性面一次，一次，感應(yīng)電流的感應(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，感應(yīng)電流的方向改變流的方向改變兩次兩次。 （2 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：變化： e=Emsint Em=NBS叫電動(dòng)勢(shì)的最大值叫電動(dòng)勢(shì)的最大值 i=Imsint Im=Em/R叫電流的最大

7、值叫電流的最大值 u=Umsint Um=ImR叫電壓的最大值叫電壓的最大值 小結(jié)小結(jié)2、矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)、交變電流：、交變電流：和和 都隨時(shí)間都隨時(shí)間 做做 的電流叫做交變電流的電流叫做交變電流 電壓和電流隨時(shí)間按電壓和電流隨時(shí)間按變化的變化的交流電叫正弦交流電交流電叫正弦交流電、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)生中就會(huì)產(chǎn)生、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

8、都 不切割磁感線，線圈中沒(méi)有感應(yīng)電流，這樣不切割磁感線，線圈中沒(méi)有感應(yīng)電流，這樣的位置叫做的位置叫做線圈平面每經(jīng)過(guò)線圈平面每經(jīng)過(guò) 中性面一次，感應(yīng)電流方向就改變一次，因中性面一次，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)電流方向改變此線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流方向改變_、線圈從中性面開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度是，線圈中的、線圈從中性面開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度是，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值是E Emm，那么在任一時(shí)刻，那么在任一時(shí)刻t t感應(yīng)電感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值e e為為 若線圈電阻為，若線圈電阻為，則感應(yīng)電流的瞬時(shí)值則感應(yīng)電流的瞬時(shí)值為為0Em -Em t1. 1. 矩形線圈在勻強(qiáng)

9、磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)線圈矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)線圈abab邊長(zhǎng)為邊長(zhǎng)為20cm20cm，adad邊長(zhǎng)為邊長(zhǎng)為10cm10cm，磁感應(yīng)強(qiáng)度，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B=0.01TB=0.01T，線圈的轉(zhuǎn)速，線圈的轉(zhuǎn)速n=50r/sn=50r/s，求：電動(dòng)勢(shì)，求：電動(dòng)勢(shì)的最大值及對(duì)應(yīng)的線圈位置。的最大值及對(duì)應(yīng)的線圈位置。0.0628V 0.0628V 線圈平面與磁場(chǎng)方向平行。線圈平面與磁場(chǎng)方向平行。 2. 2. 如圖所示：匝數(shù)為如圖所示：匝數(shù)為NN、面積、面積為為S S的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B B中中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為，求線，求線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)180180度時(shí)間度時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。. .E平