2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理選擇性必修2 第3章交變電流第2節(jié)交變電流的描述(4)課件

交變電流的產(chǎn)生和描述交變電流的產(chǎn)生交流發(fā)電機(jī)模型將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖兩個(gè)特殊位置：第一特殊位置：SB中性面特點(diǎn)：2、導(dǎo)體邊不切割磁感線1、磁通量最大Ф=Фmax所以,E感=0,i感=0即：此時(shí)線圈中無(wú)電流！—中性面特點(diǎn)：2、導(dǎo)體邊垂直切割磁感線1、磁通量為最小,Ф=0第二特殊位置：SB線圈中有感應(yīng)電流E感=nBSω,即：此時(shí)線圈中電流最大！中性面峰值面含義線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直線圈平面與磁場(chǎng)方向平行磁通量最大(BS)零磁通量的變化率0最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)0最大(nBSω)電流方向發(fā)生改變方向不變線圈經(jīng)過(guò)中性面時(shí),電流將改變方向,線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周,兩次經(jīng)過(guò)中性面,電流方向改變兩次．思考：在線圈旋轉(zhuǎn)至任何一個(gè)非特殊位置時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)如何計(jì)算？（V垂直以線圈從中性面轉(zhuǎn)動(dòng)為t=0時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí),經(jīng)過(guò)t時(shí)間V(1)、正弦交變電流的圖象eoEmT/42T/43T/4Tπ/2π3π/22πωtt3、交變電流的圖像和變化規(guī)律4、交流發(fā)電機(jī)1、構(gòu)造2、種類①用來(lái)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的線圈（叫電樞）②用來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁極①旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)（電樞動(dòng)磁極不動(dòng)）②旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)（磁極動(dòng)電樞不動(dòng)）無(wú)論哪種發(fā)電機(jī),轉(zhuǎn)動(dòng)的部分叫轉(zhuǎn)子,不動(dòng)的部分叫定子(3)、交變電流的種類(1)正弦交流電(2)示波器中的鋸齒波掃描電壓(3)電子計(jì)算機(jī)中的矩形脈沖(4)激光通信中的尖脈沖1．在如圖所示的幾種電流隨時(shí)間變化的圖線中,屬于交變電流的是,屬于正弦交變電流的是.tiABCDABDA

4、當(dāng)線圈平面垂直于磁感線時(shí),線圈各邊都不切割磁感線,線圈中沒(méi)有感應(yīng)電流,這樣的位置叫做

．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,因此線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周,感應(yīng)電流方向改變

．

3、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),線圈中就會(huì)產(chǎn)生

．

2、交變電流：

和

都隨時(shí)間做

的電流叫做交變電流．電壓和電流隨時(shí)間按

變化的交流電叫正弦交流電大小方向正弦規(guī)律感應(yīng)電流中性面兩次周期性變化5、線圈從中性面開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng),角速度是ω,線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值是Em,那么在任一時(shí)刻t感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值e為

．若線圈電阻為Ｒ,則感應(yīng)電流的瞬時(shí)值Ｉ為

．0Eme-Emte=Emsinωti=(Em/R)·sinωt

[應(yīng)用升級(jí)]1．一只矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),穿過(guò)線圈的磁通量隨時(shí)間變化的圖像如圖10－1－3甲所示,則下列說(shuō)法正確的是 (

)A．t＝0時(shí)刻,線圈平面與中性面垂直B．t＝0.01s時(shí)刻,Φ的變化率最大C．t＝0.02s時(shí)刻,交流電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大D．該線圈產(chǎn)生的交流電動(dòng)勢(shì)的圖像如圖乙所示B答案：B如圖10－1－6所示,圖線a是線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生正弦交流電的圖象,當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后,所產(chǎn)生正弦交流電的圖象如圖線b所示,以下關(guān)于這兩個(gè)正弦交流電的說(shuō)法正確的是 (

)．A．在圖中t＝0時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量均為零B．線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為3∶2C．交流電a的瞬時(shí)值為u＝10sin5πt(V)【變式1】圖10－1－6BCD解析由圖可知t＝0時(shí)刻時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零,穿過(guò)線圈的磁通量最大,選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由圖可知Ta＝0.4s,Tb＝0.6s,線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比na∶nb＝Tb∶Ta＝3∶2,選項(xiàng)B正答案

BCD[典題例析]如圖所示,一矩形線圈abcd放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,并繞過(guò)ab、cd中點(diǎn)的軸OO′以角速度ω逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng).若以線圈平面與磁場(chǎng)夾角θ＝45°時(shí)(如圖乙)為計(jì)時(shí)起點(diǎn),并規(guī)定當(dāng)電流自a流向b時(shí)電流方向?yàn)檎?則如圖10－1－7所示的四幅圖中正確的是(

)[答案]

D二、描述交變電流大小的物理量線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速旋轉(zhuǎn)時(shí),電動(dòng)勢(shì)最大值：2、最大值(峰值)：1、瞬時(shí)值0t/sU/VUm電壓最大值電壓瞬時(shí)值甲、乙圖中電爐燒水,設(shè)壺材料相同、水質(zhì)量相等、水的初溫相同．若直流電源用10分鐘把水燒開(kāi),而第二次用交流電時(shí)也用10分鐘把水燒開(kāi)3．有效值我的電流是恒定的3A我10分鐘把水燒開(kāi)我10分鐘也把水燒開(kāi)！我的電流是變化的我的電流有效值是3A3．有效值（1）定義：使交變電流和直流通過(guò)相同阻值的電阻,如果它們?cè)谙嗟葧r(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等,就把這一直流的數(shù)值叫做這一交變電流的有效值．（熱效應(yīng)相同）（2）說(shuō)明：①交變電流的有效植根據(jù)電流的熱效應(yīng)來(lái)規(guī)定,與電流的方向無(wú)關(guān),計(jì)算電功和熱量必須用有效值②有效值一般與所取時(shí)間的長(zhǎng)短有關(guān),在無(wú)特別說(shuō)明時(shí)是以一個(gè)周期的時(shí)間來(lái)確定有效值的．③交流電壓表和電流表通過(guò)交流電時(shí),實(shí)際上已經(jīng)由電表內(nèi)部元件把交流電變成了等效的直流,所以讀出的就是交流的有效值,并且電表的指針不會(huì)忽左忽右地?cái)[動(dòng).注意：電容器的耐壓值是交流的最大值.(4)一般用電器上標(biāo)注的額定值是有效值,而電容器上標(biāo)注的是最大值4．平均值：計(jì)算通過(guò)某導(dǎo)體截面的電量一定要用平均值.(3)．正弦（或余弦）交變電流有效值與最大值之間的關(guān)系[典題例析]一個(gè)10Ω的電阻,它兩端的電壓u隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖10－1－10所示,則(

)D[答案]

DC答案：C[典題例析]一個(gè)電阻為r、邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形線圈abcd共N匝,線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的軸OO′以如圖10－1－12所示的角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),外電路電阻為R. 圖10－1－12(1)說(shuō)明此刻線圈感應(yīng)電流的方向.(2)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值有多大？(3)線圈平面與磁感線夾角為60°時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為多大？(4)設(shè)發(fā)電機(jī)由柴油機(jī)帶動(dòng),其他能量損失不計(jì),線圈轉(zhuǎn)一周,柴油機(jī)做多少功？(5)從圖示位置開(kāi)始,線圈轉(zhuǎn)過(guò)60°的過(guò)程中通過(guò)R的電量是多少？(6)圖中電流表和電壓表的示數(shù)各是多少？電阻為1Ω的矩形線圈繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖象如圖10－1－8所示．現(xiàn)把交流電加在電阻為9Ω的電熱絲上,下列判斷正確的是 (

)．A．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω＝100rad/sB．在t＝0.01s時(shí)刻,穿過(guò)線圈的磁通量最大C．電熱絲兩端的電壓U＝100VD．電熱絲此時(shí)的發(fā)熱功率P＝1800W【變式】圖10－1－8D答案

D如圖10－1－9所示,圖甲和圖乙分別表示正弦脈沖波和方波的交變電流與時(shí)間的變化關(guān)系．若使這兩種