【公開課】交變電流+課件高二下學期物理人教版（2019）選擇性必修第二冊

3.1交變電流人教版（2019）物理選擇性必修第二冊新課引入演示：觀察直流電和交變電流的波形圖【演示實驗】用示波器或電壓傳感器先觀察用干電池供電時電壓的波形，再觀察用學生電源交流擋供電時電壓的波形。這兩種波形各有什么特點呢？在顯示屏上顯示的電壓（或電流）隨時間變化的圖像，在電工技術(shù)和電子技術(shù)中常常叫作波形圖，從波形圖上可以很清楚地看到電流的大小和方向的變化，我們把電壓、電流的大小和方向隨時間做周期性變化的電流叫作交變電流。本節(jié)課我們主要學習正弦式交變電流。二、交變電流的產(chǎn)生【演示實驗】把兩個發(fā)光顏色不同的發(fā)光二極管并聯(lián)，注意使兩者正、負極的方向不同，然后連接到教學用發(fā)電機的兩端。轉(zhuǎn)動手柄，兩個磁極之間的線圈隨著轉(zhuǎn)動。觀察發(fā)光二極管的發(fā)光情況。實驗現(xiàn)象說明了什么？【實驗現(xiàn)象】兩個二極管交替發(fā)光。說明：線圈中產(chǎn)生了交變電流。觀察下圖，圖為交流發(fā)電機的結(jié)構(gòu)示意圖：交流發(fā)電機二、交變電流的產(chǎn)生矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸轉(zhuǎn)動二、交變電流的產(chǎn)生思考：為什么會產(chǎn)生電流？二、交變電流的產(chǎn)生當線圈在磁場中繞軸轉(zhuǎn)動時，哪些邊切割磁感線？思考：線圈由甲轉(zhuǎn)到乙，由乙轉(zhuǎn)到丙，由丙轉(zhuǎn)到丁，由丁轉(zhuǎn)到甲的過程中電流大小變化嗎？若變，如何變？二、交變電流的產(chǎn)生I=0I方向：dcbadI=0I方向：abcda二、交變電流的產(chǎn)生中性面：①線圈通過中性面瞬間不切割磁感線，感應電動勢、感應電流為零。③每當線圈經(jīng)過中性面一次，感應電流方向就改變一次。但線圈中的電動勢為零(V//B)。②中性面位置磁通量最大，磁通量的變化率等于０。線圈平面與磁感線垂直的位置特點：B⊥SΦ最大E=0I=0中性面垂直磁場方向的平面叫做中性面。線圈經(jīng)過中性面時，Φ最大，但線圈中的電動勢為零(V//B)。中性面特征分析NSSNNSVVabcdad判斷此位置有沒有感應電流，方向怎么樣？B∥SΦ=0E最大I最大感應電流方向B到A線圈與磁場平行時，Φ最小，但線圈中的電動勢最大(V⊥B)。判斷此位置有沒有感應電流，方向怎么樣？NSSNB⊥SΦ最大E=0I=0中性面B∥SΦ=0E、I最大感應電流方向A到BV//BV⊥B在線圈由甲轉(zhuǎn)到乙的過程中，AB邊中電流向哪個方向流動？丙轉(zhuǎn)到丁呢？由a→b由b→a線圈轉(zhuǎn)動一周，多少次經(jīng)過中性面?電流方向改變多少次?思考與討論.a(b)c(d)O

1.中性面：垂直磁場方向的平面．（1）線圈經(jīng)過中性面時，穿過線圈的磁通量最大φ=BS，但△φ/△t=0最小，（ab和cd邊都不切割磁感線），線圈中的感應電動勢為零．（2）線圈經(jīng)過中性面時，電流將改變方向，線圈轉(zhuǎn)動一周，兩次經(jīng)過中性面，電流方向改變兩次．2.線圈平行與磁感線時，φ=0,△φ/△t最大，感應電動勢最大。以線圈經(jīng)過中性面開始計時，切割邊L，另一邊d,推導任意時刻t線圈中的感應電動勢∴則有

e為電動勢在時刻t的瞬時值，Em為電動勢的最大值（峰值）NBSω三、交變電流的變化規(guī)律

1、電動勢按正弦規(guī)律變化2、電流按正弦規(guī)律變化3、電壓按正弦規(guī)律變化

電流i通過R時：4.成立條件：轉(zhuǎn)軸垂直勻強磁場，經(jīng)中性面時開始計時6、交變電流的變化規(guī)律從兩個特殊位置開始計時的瞬時值表達式【課堂檢測】1．(多選)一矩形閉合線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，當線圈平面通過中性面時(

)A．線圈平面與磁感線垂直，此時通過線圈的磁通量最大B．通過線圈磁通量的變化率達最大值C．線圈中感應電流為零D．此位置前后的感應電流方向相反AC2.已知矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動，穿過線圈的磁通量隨時間變化的圖像如圖甲所示，則下列說法正確的是()

甲乙A．t＝0時刻線圈平面與中性面垂直B．t＝0.01s時刻Φ的變化率達最大C．t＝0.02s時刻感應電動勢達到最大D．該線圈相應的感應電動勢圖像如圖乙所示B3、一矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，當線圈通過中性面時(

）A．線圈平面與磁感線方向平行B．通過線圈的磁通量達到最大值C．通過線圈的磁通量變化率達到最大值D．線圈中的電動勢達到最大值B4．一閉合矩形線圈abcd繞垂直于磁感線的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，線圈平面位于如圖甲所示的勻強磁場中。通過線圈的磁通量Φ隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示，下列說法正確的是（

）A．t1、t3時刻通過線圈的磁通量變化率最大B．t1、t3時刻線圈中感應電流方向改變C．t2、t4時刻線圈中磁通量最大D．t2、t4時刻線圈中感應電動勢最小B5．如圖所示，一矩形閉合線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸OO′以恒定的角速度ω轉(zhuǎn)動，從線圈平面與磁場方向平行時開始計時，則在這段時間內(nèi)（）A．線圈中的感應電流一直在減小B．線圈中的感應電流先增大后減小C．穿過線圈的磁通量一直在減小D．穿過線圈的磁通量的變化率先減小后增大B6．如圖所示為演示交變電流產(chǎn)生的裝置圖，關(guān)于這個實驗，正確的說法是（）A．線圈每轉(zhuǎn)動一周，指針左右擺動兩次B．圖示位置為中性面，線圈中無感應電流C．圖示位置ab邊的感應電流方向為a→bD．線圈平面與磁場方向平行時，磁通量變化率為零C7．有一個10匝正方形線框，邊長為20cm，線框總電阻為1Ω，線框繞OO′軸以10πrad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動，如圖所示，垂直于線框平面向里的勻強磁場的磁感應強度為0.5T。問：（1）該線框產(chǎn)生的交變電動勢最大值、電流最大值分別是多少？（2）線框從圖示位置轉(zhuǎn)過60°時，感應電動勢的瞬時值是多大？（3）寫出感應電動勢的瞬時值表達式。（1）6.28V

6.28A（2）5.44V（3）e=6.28sin10πtV8．關(guān)于交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律，下列說法中正確的是（）A．周期性變化的電流叫作交變電流B．交流發(fā)電機線圈中磁通量最大時，感應電動勢也最大C．當線圈平面與磁感線平行時，線圈中的感應電動勢一定為零D．交變電流一定按正弦規(guī)律變化E．線圈繞垂直于磁場方向的軸在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動就可以產(chǎn)生正弦式交變電流E9．如圖中各圖面積均為S的線圈均繞其對稱軸或中心軸在勻強磁場B中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，能產(chǎn)生正弦交變電動勢e=BSωsinωt的圖是（）AC10．一個匝數(shù)N=100匝的線圈所包圍的面積S=0.02m2，在勻強磁場B=0.5T中繞垂直于磁感線的軸以角速度ω=100πrad/s勻速轉(zhuǎn)動時，在線圈中產(chǎn)生交流電，若自線圈通過中性面時開始計時，那么在圖中能夠反映線圈中感應電動勢隨時間變化的圖像可能是（）BD一、交變電流的變化規(guī)律e=Emsinwt感應電動勢：（Em為峰值，Em=NBSw）路端電壓：電路中的電