山東省青島國(guó)開(kāi)中學(xué)高中物理新人教版選修3-2課件：第五章5.1《交變電流》

第一節(jié)交變電流轉(zhuǎn)子電刷電刷定子【演示1】觀察小燈泡的發(fā)光情況“亮”、“閃”閃:亮:通過(guò)燈泡電流大小是變化說(shuō)明有電流通過(guò)燈泡

線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流強(qiáng)度大小是變化的【演示2】觀察二極管的發(fā)光情況交替發(fā)光通過(guò)二極管的電流方向是周期性變化的線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向是變化的G概念:1.交變電流:

大小和方向都隨時(shí)間做周期性的變化.

簡(jiǎn)稱(chēng)交流（AC）2.直流電:

方向不隨時(shí)間變化的電流（DC）

恒定電流:大小和方向不隨時(shí)間變化的電流

觀察下列幾個(gè)電流與時(shí)間的圖象,判斷哪些是交變電流zxxkit0(2)it0(1)it0(3)i0t(4)i0t(5)（1）（2）（5）問(wèn)題1.在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中,哪些邊在切割?a(b)(c)dv5v6acdHFb問(wèn)題2.這兩條邊是否一直在切割?中性面的概念思考:在這個(gè)位置磁通量是多大?電動(dòng)勢(shì)是零此時(shí)線圈所在的平面叫做中性面a(b)(c)dv1v2abcdHF問(wèn)題3.若單匝線框所處位置與中性面垂直,設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,ab邊和cd邊長(zhǎng)均為L(zhǎng)1,ad邊和bc邊長(zhǎng)為L(zhǎng)2,線框繞垂直于磁場(chǎng)并且過(guò)ad和bc邊中點(diǎn)的軸旋轉(zhuǎn),角速度大小為ω.問(wèn):ab邊和cd邊切割產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)分別是多大?acdHFzxxka(b)(c)dv5v6acdHF中性面問(wèn)題4.整個(gè)單匝線框在與中性面垂直位置時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是多大?a(b)(c)dv5v6E

=Eab+Ecd=BL1v5+BL1v6=BL1L2ω=Bsω思考:磁通量是多大?acdHF中性面zxxk問(wèn)題5.若單匝線框從中性面開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng),經(jīng)過(guò)一段時(shí)間t,在這一時(shí)刻整個(gè)線框產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)又是多大?acdHF問(wèn)題5.若單匝線框從中性面開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng),經(jīng)過(guò)一段時(shí)間t,在這一時(shí)刻整個(gè)線框產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)又是多大?θV3V4acdHF中性面zxxkθV3V4θθV3⊥V3∥V4∥V4⊥acdHFb(θ=ωt)中性面瞬時(shí)值瞬時(shí)值峰值問(wèn)題6.若n匝線框從中性面開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng),經(jīng)過(guò)一段時(shí)間t,在這一時(shí)刻整個(gè)線框產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)又是多大?θV3V4acdHFb中性面問(wèn)題7.若有n匝線框在勻速轉(zhuǎn)動(dòng),整個(gè)線框的總電阻為r,外電阻為R,則通過(guò)電阻的電流和電阻兩端的電壓分別是多少?θV3V4vui中性面瞬時(shí)值瞬時(shí)值峰值峰值問(wèn)題8.前面是用表達(dá)式表示交流電的變化規(guī)律,怎樣用圖象表示交流電的變化規(guī)律?cbdaaaaabbbddddccctωtT3T/4T/2T/4O3π/2ππ/22πeEm=nBsωEm作圖時(shí)規(guī)定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)正方向?yàn)閐cbadcbdaaaaabbbddddccctωtT3T/4T/2T/4O3π/2ππ/22πiImcbdaaaaabbbddddccc作圖時(shí)規(guī)定感應(yīng)電流正方向?yàn)閐cbad思考：線圈在什么位置電流方向會(huì)發(fā)生改變？

小結(jié):

通過(guò)以上分析可知：線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，可以得到按正弦規(guī)律變化的交變電流,這種交變電流叫做正弦式交變電流,簡(jiǎn)稱(chēng)正弦式電流.

在目前的電力系統(tǒng)中應(yīng)用的大多是正弦式電流.

【例１】如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T，匝數(shù)n=6的矩形線圈abcd繞中心軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度ω=200rad/s。已知ab=0.1m，bc=0.2m，（1）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值；（2）設(shè)時(shí)間t=0時(shí)線圈平面與磁感線垂直，寫(xiě)出線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式；abcdOO/B例２線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生交變電流的圖象如圖所示，由圖示可知（）

A、在A和C時(shí)刻線圈處于磁通量變化率最大位置

B、在A和C時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量為最大

C、在B時(shí)刻到D時(shí)刻線圈轉(zhuǎn)過(guò)的角度為π弧度

D、若從B時(shí)刻到D時(shí)刻經(jīng)過(guò)0.01s，則在1s內(nèi)交變電流的方向改變100次

ACD本節(jié)課小結(jié):2、正弦式交變電流的規(guī)律:(從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí))3、中性面的特點(diǎn)：1、交變電流:其中：大小和方向都隨時(shí)間做周期性的變化磁通量最大為Φm；

e=0；電流方向改變。回顧解釋【演示1】中小燈泡為什么會(huì)閃亮?一個(gè)周期中閃亮幾次?tωtT3T/4T/2T/4O3π/2ππ/22πuUmt1t2t3t4U1-U11、一矩形線圈，繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)并位于線圈平面內(nèi)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。下面說(shuō)法中正確的（）A．t1時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量為零B．t2時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值最大C．t3時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量變化率的絕對(duì)值最大D．每當(dāng)e轉(zhuǎn)換方向時(shí)，通過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值都為最大D鞏固練習(xí)：2、如圖，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T，匝數(shù)n=6的矩形線圈abcd繞中心軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速n=50r/s。已知ab=0.1m，bc=0.2m，線圈的總電阻R=12Ω，試求：（1）線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的最大值；（2）當(dāng)ωt=30°時(shí)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的瞬時(shí)值各是多大？abcdOO/B思考：若線框從垂直中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，在t時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)？并畫(huà)出圖象。e=nBsωcosωt=EmcosωttωtT3T/4T/2T/4O3π/2ππ/22πeEm類(lèi)比延伸如圖所示，ABC

是由均勻細(xì)導(dǎo)線制成面積為S的等邊三角形線框，它以AC

為轉(zhuǎn)軸，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為

B

的恒定的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以恒定的角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)（俯視為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)）,磁場(chǎng)方向與AC垂直指向紙內(nèi)．請(qǐng)寫(xiě)出從這一時(shí)間開(kāi)始計(jì)時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的關(guān)系式.×××××