物理人教版高中選擇性必修二（2019年新編）3-1交變電流 課件

第1節(jié)交變電流第三章交變電流知識(shí)點(diǎn)交變電流直流電：方向不隨時(shí)間變化的電流．簡(jiǎn)稱：直流符號(hào)：DC交變電流：大小和方向均隨時(shí)間做周期性變化的電流．簡(jiǎn)稱：交流符號(hào)：AC1新知探究知識(shí)點(diǎn)交變電流特別提醒1新知探究方向隨時(shí)間做周期性變化是交流電的最主要特征，也是交流電和直流電的根本區(qū)別．交流電的典型特征是電流方向變化，其大小可能不變，如矩形交流電的方向變化但大小不變，也是交流電．知識(shí)點(diǎn)交變電流正弦式電流：按正弦規(guī)律變化的交變電流叫做正弦式交變電流，簡(jiǎn)稱正弦式電流．1新知探究知識(shí)點(diǎn)交變電流的產(chǎn)生產(chǎn)生在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈里產(chǎn)生的是交變電流，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示．2新知探究知識(shí)點(diǎn)交變電流的產(chǎn)生過(guò)程分析：如圖所示2新知探究知識(shí)點(diǎn)交變電流的產(chǎn)生2新知探究線圈由甲位置轉(zhuǎn)到乙位置過(guò)程中，電流方向?yàn)閎→a→d→c.線圈由乙位置轉(zhuǎn)到丙位置過(guò)程中，電流方向?yàn)閎→a→d→c.線圈由丙位置轉(zhuǎn)到丁位置過(guò)程中，電流方向?yàn)閍→b→c→d.線圈由丁位置回到甲位置過(guò)程中，電流方向?yàn)閍→b→c→d.知識(shí)點(diǎn)交變電流的產(chǎn)生中性面2新知探究知識(shí)點(diǎn)交變電流的產(chǎn)生易錯(cuò)點(diǎn)2新知探究有的同學(xué)誤認(rèn)為當(dāng)線圈平面與中性面重合時(shí)，穿過(guò)線圈平面的磁通量最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也應(yīng)最大；當(dāng)線圈平面與磁感線重合時(shí)，穿過(guò)線圈平面的磁通量為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也應(yīng)為零．知識(shí)點(diǎn)交變電流的產(chǎn)生易錯(cuò)點(diǎn)2新知探究知識(shí)點(diǎn)交變電流的變化規(guī)律正弦式電流表達(dá)式的推導(dǎo)(1)瞬時(shí)值表達(dá)式的推導(dǎo)若線圈平面從中性面開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖所示，則經(jīng)時(shí)間t：3新知探究知識(shí)點(diǎn)交變電流的變化規(guī)律正弦式電流表達(dá)式的推導(dǎo)3新知探究知識(shí)點(diǎn)交變電流的變化規(guī)律(2)峰值①由e＝NBSωsinωt可知，電動(dòng)勢(shì)的最大值，即峰值Em＝NBSω.②交變電動(dòng)勢(shì)最大值由線圈匝數(shù)N、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、轉(zhuǎn)動(dòng)角速度ω及線圈面積S共同決定，與線圈的形狀無(wú)關(guān)，與轉(zhuǎn)軸的位置無(wú)關(guān)．如圖所示的幾種情況，若N、B、S、ω相同，則電動(dòng)勢(shì)的最大值相同．3新知探究知識(shí)點(diǎn)交變電流的變化規(guī)律3新知探究知識(shí)點(diǎn)交變電流的變化規(guī)律正弦式交變電流的圖象(1)用圖象描述交變電流的變化規(guī)律(在中性面時(shí)t＝0)如下：3新知探究知識(shí)點(diǎn)交變電流的變化規(guī)律特別提醒3新知探究從圖象中可以解讀到以下信息：(1)交變電流的峰值Em、Im和周期T.(2)因線圈在中性面時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流均為零，磁通量最大，所以可確定線圈位于中性面的時(shí)刻．(3)找出線圈平行磁感線的時(shí)刻．(4)判斷線圈中磁通量的變化情況．知識(shí)點(diǎn)交變電流的變化規(guī)律正弦式交變電流的圖象(2)幾種不同類型的交變電流3新知探究知識(shí)點(diǎn)交變電流的變化規(guī)律規(guī)律方法3新知探究線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)瞬時(shí)值與平均值的求法1．瞬時(shí)值求法(1)確定線圈轉(zhuǎn)動(dòng)從中性面位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，還是從垂直中性面的位置開(kāi)始計(jì)時(shí)．(2)確定表達(dá)式是正弦函數(shù)還是余弦函數(shù)，若從中性面位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，表達(dá)式為正弦函數(shù)，若從垂直中性面的位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，則為余弦函數(shù)．知識(shí)點(diǎn)交變電流的變化規(guī)律規(guī)律方法3新知探究知識(shí)點(diǎn)交變電流的變化規(guī)律規(guī)律方法3新知探究知識(shí)點(diǎn)交變電流的變化規(guī)律【例題2】如圖所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)B=0.1T,所用矩形線圈的匝數(shù)n=100,邊長(zhǎng)ab=0.2m,bc=0.5m,以角速度ω=100πrad/s繞OO'軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)線圈平面通過(guò)中性面時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),試求:(1)線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式。3新知探究知識(shí)點(diǎn)交變電流的變化規(guī)律3新知探究解析:(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值e=nBSωsinωt,由題可知S=ab·bc=0.2×0.5m2=0.1m2Em=nBSω=100×0.1×0.1×100πV=314V所以e=314sin100πtV。知識(shí)點(diǎn)交變電流的變化規(guī)律3新知探究答案:(1)e=314sin100πtV(2)200V題后反思(1)若從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí),交變電流的瞬時(shí)值i、e、u的表達(dá)式均是正弦形式;若從線圈與中性面垂直時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),則瞬時(shí)值的表達(dá)式均為余弦形式。從不同位置開(kāi)始計(jì)時(shí),瞬時(shí)值表達(dá)式不同,通常從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)。(2)Em、Um、Im均表示正弦式交變電流的最大值或峰值,其中Em=nBSω、Im=、Um=ImR',式中n表示線圈的匝數(shù)、S表示線圈的面積、ω表示線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度、R表示閉合電路的總電阻、R'表示外電路的總電阻。1．交流發(fā)電機(jī)的線圈轉(zhuǎn)到線圈平面與中性面垂直時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（）A．電流將改變方向B．磁場(chǎng)方向和線圈平面垂直C．線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大D．穿過(guò)線圈的磁通量最大課堂訓(xùn)練【答案】C【詳解】線圈轉(zhuǎn)到線圈平面與中性面垂直的位置時(shí)，磁場(chǎng)方向與線圈平面平行，穿過(guò)線圈的磁通量為零，電動(dòng)勢(shì)和電流均達(dá)到最大值，電流方向不變，故ABD錯(cuò)誤，C正確。故選C。課堂訓(xùn)練2．實(shí)驗(yàn)室中有一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)，它的線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)軸做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的交變電流的圖像如圖所示，根據(jù)圖像判斷下列說(shuō)法正確的是（）A．在A和C時(shí)刻線圈處于中性面位置B．在B和D時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量為零C．從A到D時(shí)刻線圈轉(zhuǎn)過(guò)的角度為D．若從0到D時(shí)刻歷時(shí)0.02s，則在1s內(nèi)交變電流的方向改變100次課堂訓(xùn)練【答案】D【詳解】A．在A、C時(shí)刻電流最大，線圈處于和中性面垂直的位置，此時(shí)磁通量為零，A錯(cuò)誤；B．在B和D時(shí)刻電流為零，線圈處于中性面，穿過(guò)線圈的磁通量最大，B錯(cuò)誤；C．從A到D時(shí)刻，線圈旋轉(zhuǎn)周，轉(zhuǎn)過(guò)的角度為，C錯(cuò)誤；D．如果從0到D時(shí)刻歷時(shí)0.02s，恰好為一個(gè)周期，則1s內(nèi)線圈運(yùn)動(dòng)50個(gè)周期，100次經(jīng)過(guò)中性面，電流方向改變100次，D正確。故選D。課堂訓(xùn)練3．如圖所示，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生交變電流，下列說(shuō)法正確的是（）A．轉(zhuǎn)到圖甲所示位置時(shí)，通過(guò)線圈的感應(yīng)電流最大B．轉(zhuǎn)到圖乙所示位置時(shí)，通過(guò)線圈的感應(yīng)電流最大C．轉(zhuǎn)到圖丙所示位置時(shí)，CD邊中感應(yīng)電流方向?yàn)镈→CD．轉(zhuǎn)到圖丁所示位置時(shí)，AB邊中感應(yīng)電流方向?yàn)锽→A課堂訓(xùn)練【答案】A【詳解】A．線圈轉(zhuǎn)到題圖甲所示位置時(shí)，線圈平面與磁感線平行，穿過(guò)線圖的磁通量為零，但磁通量的變化率最大，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，通過(guò)線圈的感應(yīng)電流最大，選項(xiàng)A正確；BD．線圈轉(zhuǎn)到題圖乙和題圖丁所示位置時(shí)，線圈處于中性面，此時(shí)感應(yīng)電流為零，選項(xiàng)BD錯(cuò)誤；C．線圈轉(zhuǎn)到題圖丙所示位置時(shí)，由右手定則知CD邊中感應(yīng)電流方向?yàn)镃→D，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。故選A。課堂訓(xùn)練4．判斷下列所示的電流一時(shí)間圖像，屬于描述恒定電流的是（）A． B． C． D．課堂訓(xùn)練【答案】A【詳解】大小和方向都不隨時(shí)間改變的電流為恒定電流，故選項(xiàng)A描述的是恒定電流，B、C、D描述的均為交變電流.故選A。課堂訓(xùn)練5．如圖1所示有人把自行車進(jìn)行了改裝，在后車輪上裝上了一個(gè)小型發(fā)電機(jī)，想看電視時(shí)，就騎在自行車上不停地蹬車，可供電視、照明用電。該發(fā)電機(jī)原理如圖2所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，放置一個(gè)有固定轉(zhuǎn)軸的發(fā)電輪，發(fā)電輪平面與磁場(chǎng)方向垂直，發(fā)電輪半徑為r，輪軸和輪緣為兩個(gè)輸出電極，該發(fā)電機(jī)先接一理想變壓器，再給電視和照明系統(tǒng)供電，則下列說(shuō)法正確的是（）課堂訓(xùn)練A．當(dāng)人蹬車的速度增大時(shí)，變壓器副線圈兩端的電壓降低B．