高中物理教科版高中選修第二章交變電流交變電流

交變電流一、電流的分類1：直流電流：方向不隨時(shí)間做周期性改變的電流2：交變電流——簡(jiǎn)稱交流大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化的電流大小方向都不隨時(shí)間改變的恒定電流，是直流電的一種交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)電樞式旋轉(zhuǎn)磁極式(甲)

(乙)(丙)(丁)E

I

，電流方向：

.E

,I

,Φ

.E

I

，電流方向：

.=0=0有最大值有最大值有最大值a—>b有最大值有最大值b—>aE

,I

,Φ

.=0=0有最大值二、交變電流的變化規(guī)律

（1）線圈平面與磁感線垂直的位置叫中性面（2）線圈經(jīng)過(guò)中性面時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量最大，但磁通量的變化率為零（ab和cd邊都不切割磁感線），線圈中的電動(dòng)勢(shì)為零。1.中性面

（3）線圈平面每經(jīng)過(guò)中性面一次，感應(yīng)電流的方向就改變一次；線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流的方向改變兩次。2.交變電流規(guī)律的推導(dǎo)從中性面開始，線圈以角速度ω，以ad，bc的中點(diǎn)連線為軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)思考：經(jīng)t時(shí)間線圈與中性面的夾角為多少？ab和cd金屬棒切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)各為多大？?jī)山饘侔糇鳛榈刃щ娫词谴?lián)還是并聯(lián)的？3、正弦式交變電流：電路中的電流、電壓按正弦規(guī)律變化的電流4、正弦式交變電流的產(chǎn)生：線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電流為正弦式交變電流。RSEr～在只含有電阻的電路中，適用于直流電路的歐姆定律也適用于交變電流電路。其等效電路圖如上。設(shè)整個(gè)電路的電阻為R則：

e=EmsinωtEm=NBSωi=ImsinωtIm=Em/R+r

思考：如果線圈從垂直中性面開始旋轉(zhuǎn)，電壓電流表達(dá)式如何？u=UmsinωtUm=ImR5.交變電流的種類

乙：示波器中的鋸齒波掃描電壓

丙：電子計(jì)算機(jī)中的矩形脈沖

?。杭す馔ㄐ胖械募饷}沖甲：家庭電路中的正弦交變電流

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三、課堂練習(xí)2一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)隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖所示，下面說(shuō)法中正確的是()：T1時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量為零；T2時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值最大；T3時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量變化率的絕對(duì)值最大；每當(dāng)e變換方向時(shí)，通過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值都為最大。答案：D3.交流發(fā)電機(jī)工作時(shí)的電動(dòng)勢(shì)的變化規(guī)律為e=EmSinωt，如果線圈的頻率f提高一倍，其它條件不變，則電動(dòng)勢(shì)的變化規(guī)律將變化為()：A。e=EmSin2ωtB.e=2EmSin2ωtC.e=2EmSin4ωtD.e=2EmSinωt答案:B

4、一臺(tái)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的按正弦規(guī)律變化的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為311V，線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度100πrad/s。（1）寫出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式。（2）若該發(fā)電機(jī)只與含電阻的負(fù)載組成閉合電路，電路的總電阻為100Ω，試寫出通過(guò)負(fù)載的電流強(qiáng)度的瞬時(shí)表達(dá)式，在t=1/120s時(shí)電流強(qiáng)度的瞬時(shí)值為多少？（3）線圈從中性面轉(zhuǎn)過(guò)180度的過(guò)程中，電動(dòng)勢(shì)的最大值、平均值分別是多少？（4）轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中磁通量的變化率最大值是多少？答案（1）e=311Sin100πt

（2）I=3.11Sin（100π*1/120）=3.11*1/2=1.55（A）（3）E

m=311VE=NΔφ/Δt=2NBSω/π≈198V（4）Δφ/Δt=311/N（Wb/s）四、課堂總結(jié)：

1.交變電流：大小和方向都隨時(shí)間作周期性變化的電流。

直流電流：方向不隨時(shí)間做周期性改變的電流

2.交變電流的變化規(guī)律：

方向變化規(guī)律-------線圈平面每經(jīng)過(guò)中性面一次，感應(yīng)電流的方向就改變一次；線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流的方向改變兩次。大小變化規(guī)律-------按正弦規(guī)律變化：

e=EmsinωtEm=NBSω叫電動(dòng)勢(shì)的最大值