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點交變電流直流電：方向不隨時間變化的電流．簡稱：直流符號：DC交變電流：大小和方向均隨時間做周期性變化的電流．簡稱：交流符號：AC1新知探究知識點交變電流特別提醒1新知探究方向隨時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．知識點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，簡稱正弦式電流．1新知探究知識點交變電流的產(chǎn)生產(chǎn)生在勻強磁場中，繞垂直于磁場方向的軸勻速轉動的線圈里產(chǎn)生的是交變電流，實驗裝置如圖所示．2新知探究知識點交變電流的產(chǎn)生過程分析：如圖所示2新知探究知識點交變電流的產(chǎn)生2新知探究線圈由甲位置轉到乙位置過程中，電流方向為b→a→d→c.線圈由乙位置轉到丙位置過程中，電流方向為b→a→d→c.線圈由丙位置轉到丁位置過程中，電流方向為a→b→c→d.線圈由丁位置回到甲位置過程中，電流方向為a→b→c→d.知識點交變電流的產(chǎn)生中性面2新知探究知識點交變電流的產(chǎn)生易錯點2新知探究有的同學誤認為當線圈平面與中性面重合時，穿過線圈平面的磁通量最大，感應電動勢也應最大；當線圈平面與磁感線重合時，穿過線圈平面的磁通量為零，感應電動勢也應為零．知識點交變電流的產(chǎn)生易錯點2新知探究知識點交變電流的變化規(guī)律正弦式電流表達式的推導(1)瞬時值表達式的推導若線圈平面從中性面開始轉動，如圖所示，則經(jīng)時間t：3新知探究知識點交變電流的變化規(guī)律正弦式電流表達式的推導3新知探究知識點交變電流的變化規(guī)律(2)峰值①由e＝NBSωsinωt可知，電動勢的最大值，即峰值Em＝NBSω.②交變電動勢最大值由線圈匝數(shù)N、磁感應強度B、轉動角速度ω及線圈面積S共同決定，與線圈的形狀無關，與轉軸的位置無關．如圖所示的幾種情況，若N、B、S、ω相同，則電動勢的最大值相同．3新知探究知識點交變電流的變化規(guī)律3新知探究知識點交變電流的變化規(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t＝0)如下：3新知探究知識點交變電流的變化規(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)因線圈在中性面時感應電動勢、感應電流均為零，磁通量最大，所以可確定線圈位于中性面的時刻．(3)找出線圈平行磁感線的時刻．(4)判斷線圈中磁通量的變化情況．知識點交變電流的變化規(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新知探究知識點交變電流的變化規(guī)律規(guī)律方法3新知探究線圈轉動時瞬時值與平均值的求法1．瞬時值求法(1)確定線圈轉動從中性面位置開始計時，還是從垂直中性面的位置開始計時．(2)確定表達式是正弦函數(shù)還是余弦函數(shù)，若從中性面位置開始計時，表達式為正弦函數(shù)，若從垂直中性面的位置開始計時，則為余弦函數(shù)．知識點交變電流的變化規(guī)律規(guī)律方法3新知探究知識點交變電流的變化規(guī)律規(guī)律方法3新知探究知識點交變電流的變化規(guī)律【例題2】如圖所示,勻強磁場B=0.1T,所用矩形線圈的匝數(shù)n=100,邊長ab=0.2m,bc=0.5m,以角速度ω=100πrad/s繞OO'軸勻速轉動。當線圈平面通過中性面時開始計時,試求:(1)線圈中感應電動勢的瞬時值表達式。3新知探究知識點交變電流的變化規(guī)律3新知探究解析:(1)感應電動勢的瞬時值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。知識點交變電流的變化規(guī)律3新知探究答案:(1)e=314sin100πtV(2)200V題后反思(1)若從中性面開始計時,交變電流的瞬時值i、e、u的表達式均是正弦形式;若從線圈與中性面垂直時開始計時,則瞬時值的表達式均為余弦形式。從不同位置開始計時,瞬時值表達式不同,通常從中性面開始計時。(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表示線圈轉動的角速度、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)電機的線圈轉到線圈平面與中性面垂直時，下列說法正確的是（）A．電流將改變方向B．磁場方向和線圈平面垂直C．線圈中產(chǎn)生的感應電動勢最大D．穿過線圈的磁通量最大課堂訓練【答案】C【詳解】線圈轉到線圈平面與中性面垂直的位置時，磁場方向與線圈平面平行，穿過線圈的磁通量為零，電動勢和電流均達到最大值，電流方向不變，故ABD錯誤，C正確。故選C。課堂訓練2．實驗室中有一臺小型發(fā)電機，它的線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的轉軸做勻速轉動時，產(chǎn)生的交變電流的圖像如圖所示，根據(jù)圖像判斷下列說法正確的是（）A．在A和C時刻線圈處于中性面位置B．在B和D時刻穿過線圈的磁通量為零C．從A到D時刻線圈轉過的角度為D．若從0到D時刻歷時0.02s，則在1s內(nèi)交變電流的方向改變100次課堂訓練【答案】D【詳解】A．在A、C時刻電流最大，線圈處于和中性面垂直的位置，此時磁通量為零，A錯誤；B．在B和D時刻電流為零，線圈處于中性面，穿過線圈的磁通量最大，B錯誤；C．從A到D時刻，線圈旋轉周，轉過的角度為，C錯誤；D．如果從0到D時刻歷時0.02s，恰好為一個周期，則1s內(nèi)線圈運動50個周期，100次經(jīng)過中性面，電流方向改變100次，D正確。故選D。課堂訓練3．如圖所示，線圈轉動過程中產(chǎn)生交變電流，下列說法正確的是（）A．轉到圖甲所示位置時，通過線圈的感應電流最大B．轉到圖乙所示位置時，通過線圈的感應電流最大C．轉到圖丙所示位置時，CD邊中感應電流方向為D→CD．轉到圖丁所示位置時，AB邊中感應電流方向為B→A課堂訓練【答案】A【詳解】A．線圈轉到題圖甲所示位置時，線圈平面與磁感線平行，穿過線圖的磁通量為零，但磁通量的變化率最大，線圈產(chǎn)生的感應電動勢最大，通過線圈的感應電流最大，選項A正確；BD．線圈轉到題圖乙和題圖丁所示位置時，線圈處于中性面，此時感應電流為零，選項BD錯誤；C．線圈轉到題圖丙所示位置時，由右手定則知CD邊中感應電流方向為C→D，選項C錯誤。故選A。課堂訓練4．判斷下列所示的電流一時間圖像，屬于描述恒定電流的是（）A． B． C． D．課堂訓練【答案】A【詳解】大小和方向都不隨時間改變的電流為恒定電流，故選項A描述的是恒定電流，B、C、D描述的均為交變電流.故選A。課堂訓練5．如圖1所示有人把自行車進行了改裝，在后車輪上裝上了一個小型發(fā)電機，想看電視時，就騎在自行車上不停地蹬車，可供電視、照明用電。該發(fā)電機原理如圖2所示，在磁感應強度為B的勻強磁場中，放置一個有固定轉軸的發(fā)電輪，發(fā)電輪平面與磁場方向垂直，發(fā)電輪半徑為r，輪軸和輪緣為兩個輸出電極，該發(fā)電機先接一理想變壓器，再給電視和照明系統(tǒng)供電，則下列說法正確的是（）課堂訓練A．當人蹬車的速度增大時，變壓器副線圈兩端的電壓降低B．