第一節(jié) 交變電流

第一節(jié)交變電流第1頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)交變電流第2頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月課標領航本章知識以“電磁感應”為基礎，初步定量地討論了交變電流的特征和規(guī)律，它在生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應用.本章知識首先介紹交變電流的產(chǎn)生、變化規(guī)律及表征交變電流的一些基本物理量，在此基礎上介紹電感和電容對交變電流的影響、變壓器工作原理及遠距離輸電問題.第3頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月課標領航在學習本章時，既要注意本章知識所具有的新特點（如周期性、最大值和有效值），還要時時注意本章知識與電磁感應規(guī)律的聯(lián)系.第4頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月課標領航近年來高考有關交變電流的試題，每年都有，通常是以選擇題形式出現(xiàn)，考查方式上既有對本章知識內(nèi)容的單獨考查，如命題頻率較高的交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律（包括圖象）、最大值與有效值、變壓器的變壓比和變流比等；又有對本章知識和電學的其他部分、力學等內(nèi)容相聯(lián)系的綜合性考查.預計在今后的高考中，對這部分內(nèi)容的考查仍是立足于基礎，保持以往的水平.第5頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月課標定位學習目標：1.知道什么是交變電流．2．理解交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律．3．了解正弦式交變電流的圖象和三角函數(shù)表達式．

第6頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月課標定位重點難點：1.交變電流產(chǎn)生的物理過程的分析及中性面的特點．2．交變電流產(chǎn)生的物理過程的分析及圖象的表達．

易錯問題：1.理解線圈每轉(zhuǎn)一周兩次經(jīng)過中性面電流的方向改變兩次．2．理解線圈在中性面時穿過線圈的磁通量最大，但電動勢卻為零．第7頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月一、交變電流1．交變電流：大小和方向都隨時間做

變化的電流，稱為交變電流，簡稱交流．2．直流：方向不隨時間變化的電流稱為直流．基礎知識梳理周期性第8頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月二、交變電流的產(chǎn)生1．在勻強磁場中，繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動的線圈里產(chǎn)生的是

．2．線圈平面垂直于磁感線時，線圈中的感應電流

，這一位置叫

．線圈平面經(jīng)過中性面時，

就發(fā)生改變．線圈繞軸轉(zhuǎn)一周經(jīng)過中性面

，因此感應電流方向改變

．交變電流為零中性面方向兩次兩次第9頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月三、交變電流的變化規(guī)律1．正弦式交變電流的瞬時值表達式i＝

u＝

e＝

其中i、u、e分別表示電流、電壓、電動勢的

，Im、Um、Em分別表示電流、電壓、電動勢的

．ImsinωtUmsinωtEmsinωt瞬時值最大值第10頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月2．正弦式交變電流的圖象：如圖5－1－1所示．圖5－1－1第11頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月3．幾種不同類型的交變電流實際應用中，交變電流有不同的變化規(guī)律，常見的有以下幾種，如圖5－1－2所示．圖5－1－2第12頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月一、兩個特定位置的特點核心要點突破圖示第13頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月第14頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，僅是產(chǎn)生交變電流的一種方式但不是唯一方式．例如線圈不動，磁場按正弦規(guī)律變化也可以產(chǎn)生正弦式電流．特別提醒第15頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月二、交變電流的瞬時值表達式的推導設線圈從中性面起經(jīng)時間t轉(zhuǎn)過角度θ，則θ＝ωt，此時兩邊ab、cd速度方向與磁感線方向的夾角分別為ωt和(180°－ωt)，如圖5－1－3所示，它們產(chǎn)生的感應電動勢同向相加，整個線圈中的感應電動勢為：圖5－1－3第16頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月第17頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月第18頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月交流電動勢的峰值，由線圈匝數(shù)n，磁感應強度B，轉(zhuǎn)動角速度ω及線圈面積S決定，與線圈的形狀無關，與轉(zhuǎn)軸的位置無關，因此圖5－1－4所示幾種情況，若n、B、S、ω相同，則電動勢的峰值相同．特別提醒圖5－1－4第19頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月三、對正弦式交變電流的圖象的理解正弦式交變電流隨時間變化情況可以從圖象上表示出來，圖象描述的是交變電流隨時間變化的規(guī)律，它是一條正弦曲線，如圖5－1－5所示．

圖5－1－5第20頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月從圖象中可以解讀到以下信息：1．交變電流的最大值Im、Em、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．5．分析判斷i、e隨時間的變化規(guī)律．第21頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月用物理圖象反映某些物理量的變化過程，即可使該變化的整體特征一目了然，還可將變化過程中的暫態(tài)“定格”，從而對變化過程中的某一瞬態(tài)進行深入研究．特別提醒第22頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月有一個正方形線圈的匝數(shù)為10匝，邊長為20cm，線圈總電阻為1Ω，線圈繞OO′軸以10πrad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動，如圖5－1－6，勻強磁場的磁感應強度為0.5T，問：課堂互動講練類型一交變電流瞬時值的計算例1第23頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)該線圈產(chǎn)生的交變電流電動勢的峰值、電流的峰值分別是多少？(2)寫出感應電動勢隨時間變化的表達式．(3)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過60°時，感應電動勢的瞬時值是多大？圖5－1－6第24頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月【思路點撥】當線圈在中性面位置時線圈中磁通量最大，感應電動勢為零；當線圈在與中性面垂直的位置時，線圈中的感應電動勢最大．線圈轉(zhuǎn)動是從與中性面垂直的位置開始計時的，所以瞬時值表達式為e＝Emcosωt.第25頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月第26頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月【答案】

(1)6.28V

6.28A(2)e＝6.28cos10πtV(3)3.14V第27頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月【點評】確定交變電流的電動勢瞬時值表達式時，首先要確定線圈轉(zhuǎn)動是從哪個位置開始計時，以便確定表達式是正弦式還是余弦式；其次是確定線圈轉(zhuǎn)動的角速度ω；再次是確定感應電動勢的峰值Em＝nBSω；最后寫瞬時值表達式e＝Emsinωt(或e＝Emcosωt)．第28頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月1.單匝矩形線圈面積為S，如圖5－1－7所示，一半在勻強磁場中，磁感應強度為B，另一半沒有磁場，當線圈繞OO′軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動時，求回路中感應電動勢的瞬時值表達式．變式訓練圖5－1－7第29頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月第30頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月如圖5－1－8所示，勻強磁場的磁感應強度B＝0.1T，所用矩形線圈總電阻為R＝100Ω，線圈的匝數(shù)n＝100，邊長lab＝0.2m，lbc＝0.5m，以角速度ω＝100πrad/s繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動，試求當線圈平面從圖示位置(與中性面垂直)轉(zhuǎn)過90°的過程中：類型二

交變電流平均值的計算例2第31頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)線圈中的平均電動勢．(2)通過線圈某一截面的電荷量．圖5－1－8第32頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月第33頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月第34頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月第35頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月【答案】

(1)200V

(2)1×10－2C【點評】平均電動勢既不是電動勢峰值的一半，也不是歷時一半時間的瞬時電動勢，必須由法拉第電磁感應定律求解．計算通過線圈某一截面的電荷量，必須根據(jù)電流的平均值進行求解．第36頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月變式訓練第37頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月第38頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月如圖5－1－9甲所示，一矩形線圈abcd放置在勻強磁場中，并繞過ab、cd中點的軸OO′以角速度ω逆時針勻速轉(zhuǎn)動．若以線圈平面與磁場夾角θ＝45°時(如圖乙)為計時起點，并規(guī)定當電流自a流向b時電流方向為正．則圖5－1－10的四幅圖中正確的是(

)類型三交變電流的圖象例3圖5－1－9第39頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月圖5－1－10第40頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月第41頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月第42頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月【答案】

D【點評】在交變電流的圖象問題中，應結(jié)合交變電流的產(chǎn)生過程，運用楞次定律和法拉第電磁感應定律進行分析，中性面位置和與中性面垂直的位置往往是解決問題的關鍵，對這兩個位置進行仔細分析，可達到事半功倍的效果．第43頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月3.一只矩形線圈在勻強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5－1－11所示．則下列說法中正確的是(

)變式訓練圖5－1－11第44