交變電流【核心知識精講精研】高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第二冊

第三章交變電流1.交變電流教學(xué)目標(biāo)CONTENT010203掌握正弦交流電及交流發(fā)電機(jī)掌握交變電流的變化規(guī)律理解交變電流的定義和產(chǎn)生原理新課引入用示波器或電壓傳感器先觀察電池供給的電壓的波形，再觀察學(xué)生電源交流擋供給的電壓的波形。這兩種波形各有什么特點(diǎn)?交變電流一知能提升1.交變電流(AC):

大小和方向

隨時間做周期性變化的電流,簡稱交流。2.直流(DC):

方向

不隨時間變化的電流。交變電壓隨時間變化的圖像3.交變電流經(jīng)過電子電路的處理，能變成直流。學(xué)生電源能把交流變成直流充電器能把交流變成低壓直流實(shí)驗(yàn)演示：觀察交變電流的方向說明：教學(xué)用發(fā)電機(jī)發(fā)出的方向作周期性變化的電流，也就是交流電。觀察與思考：矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸轉(zhuǎn)動。1、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？2、在線圈由丙轉(zhuǎn)到丁的過程中，AB邊中電流向哪個方向流動？3、當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到什么位置時線圈中沒有電流，轉(zhuǎn)到什么位置時線圈中電流最大?4、大致畫出通過電流表的電流隨時間變化的曲線，從E經(jīng)過負(fù)載流向F的電流記為正，反之為負(fù)。在橫坐標(biāo)上標(biāo)出線圈到達(dá)甲、乙、丙、丁幾個位置時對應(yīng)的時刻。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.將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖過程分析：BB∥SΦ=0E最大I最大感應(yīng)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.A(B)D(C)垂直中性面B⊥SΦ最大E=0I=0中性面B∥SΦ=0E、I最大感應(yīng)電流方向C到Dv

//Bv⊥B交變電流的產(chǎn)生二知能提升1.中性面：線圈平面與磁感線垂直的位置。2.線圈經(jīng)過中性面時，穿過線圈的磁通量最大，但磁通量的變化率為零，線圈中的電動勢為零。4.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。3.線圈經(jīng)過垂直中性面時，穿過線圈的磁通量為零，但磁通量的變化率最大，線圈中的電動勢為最大。eoT/42T/43T/4Tπ/2π3π/22πωttabcdKLABabcdKLABabcdkLABabcdkLABabcdkLABEm交變電流的變化規(guī)律三如圖所示，線圈平面繞bc邊的中點(diǎn)從中性面開始轉(zhuǎn)動，角速度為ω.ab和cd長為l，ad和bc長為d.經(jīng)過時間t，線圈轉(zhuǎn)過的角度θ=ωt

vsinθvsinθab與cd切割產(chǎn)生電動勢疊加，根據(jù)動生電動勢公式：e=2Blvsinθ=ωBldsinωt=ωBSsinωt若線框有N匝：

e=NωBSsinωt設(shè)：

Em=NωBSe=Emsinωt知能提升1.電動勢按正弦規(guī)律變化：e=Emsinωt2.電流按正弦規(guī)律變化：i=Imsinωt

3.電路上的電壓按正弦規(guī)律變化:u=Umsinωt

電流i=Imsinωt通過R時：u=iR,Um=ImR

成立條件：轉(zhuǎn)軸垂直勻強(qiáng)磁場，經(jīng)中性面時開始計(jì)時.Em

、Im、Um分別是電動勢、電流和電壓的最大值，也叫峰值.B4.正弦交流電t0Em-Emit0Im-Im(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5.正弦交流電是最簡單最基本的交變電流。電力系統(tǒng)中應(yīng)用的大多是正弦式電流，在電子技術(shù)中也常遇到其他形式的交流，如乙丙丁用示波器觀察幾種交變電流的波形圖交流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)交流發(fā)電機(jī)四知能提升1.構(gòu)造：①產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的線圈.②產(chǎn)生磁場的磁體.2.分類：①旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)：電樞轉(zhuǎn)動，磁極不動.②旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)：磁極轉(zhuǎn)動，電樞不動.③轉(zhuǎn)動的部分叫轉(zhuǎn)子，不動的部分叫定子.典例精析例1：線框在勻強(qiáng)磁場中繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動(由上向下看是逆時針方向)，當(dāng)轉(zhuǎn)到如圖所示位置時，磁通量和感應(yīng)電動勢大小的變化情況是(

)A．磁通量和感應(yīng)電動勢都在變大B．磁通量和感應(yīng)電動勢都在變小C．磁通量在變小，感應(yīng)電動勢在變大D．磁通量在變大，感應(yīng)電動勢在變小解析：由題圖可知，Φ＝Φmcosθ，e＝Emsinθ，所以磁通量變大，感應(yīng)電動勢變小．D例2：一只矩形線圈在勻強(qiáng)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象如圖甲所示，則下列說法中正確的是(

)A．t＝0時刻，線圈平面與中性面垂直B．t＝0.01s時刻，Φ的變化率最大C．t＝0.02s時刻，交變電動勢達(dá)到最大D．該線圈產(chǎn)生的相應(yīng)交變電動勢的圖象如圖乙所示解析：t=0時刻，磁通量最大，線圈處于中性面位置，A錯誤；

t=0.02s時刻，處于中性面位置，磁通量最大，變化率為零，電動勢為零，C錯；B該線圈產(chǎn)生的交變電動勢應(yīng)該是正弦函數(shù)，D錯誤；課堂小結(jié)一.

交變電流二.

交變電流的產(chǎn)生三.交變電流的變化規(guī)律四.交流發(fā)電機(jī)

e=Emsinωti=Imsinωt

u=Umsinωt

跟蹤練習(xí)B1.下列表示交變電流的有（）iittit(A)(B)(C)(D)0000t(E)0teu解析：根據(jù)交變電流的定義分析，是否屬于交變電流關(guān)鍵是看電流方向是否發(fā)生變化，而不是看大?。瓹E正確.CE2．如圖所示，面積均為S的線圈均繞其對稱軸或中心軸在勻強(qiáng)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(

)解析：線圈只有在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，且從中性面開始計(jì)時，產(chǎn)生的電動勢e＝BSωsinωt，由此判斷，只有A選項(xiàng)符合．A3．如圖所示，一單匝閉合線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動過程中線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的瞬時值為e＝0.5sin(20t)V，由該表達(dá)式可推知以下哪些物理量(

)A．勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B．線框的面積C．穿過線框的磁通量的最大值D．線框轉(zhuǎn)動的角速度解析：由e＝BSωsinωt，可得ω＝20rad/s由BSω＝0.5可求出BS數(shù)值，即磁通量的最大值Φm＝BSCD4．線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生交流電的圖象如圖所示，由圖可知(

)A．在A和C時刻線圈處于中