【物理】交變電流的產(chǎn)生課件-2023-2024學(xué)年高二下學(xué)期物理魯科版（2019）選擇性必修第二冊(cè)

3.2交變電流的產(chǎn)生選修二第三章電池直流供電時(shí)電壓的波形學(xué)生電源交流擋供電時(shí)電壓的波形一、直流電流和交變電流1、直流：方向不隨時(shí)間變化的電流稱為直流。(DC)2、交流：用電器中的電流、電壓隨時(shí)間做周期性變化，這樣的電流叫交變電流，簡(jiǎn)稱交流。(AC)家庭電路中的正弦交變電流示波器中的鋸齒波形掃描電壓電子計(jì)算機(jī)中的矩形脈沖激光通信用的尖脈沖例1、下圖畫(huà)出了6種電流隨時(shí)間變化的圖象，這6個(gè)圖中的電流i都隨時(shí)間做周期性變化，其中屬于交變電流的是交流發(fā)電機(jī)模型及其原理簡(jiǎn)圖那么，交流電是如何產(chǎn)生的呢？交流發(fā)電機(jī)PART01交流發(fā)電機(jī)組成發(fā)電機(jī)的兩部分中一部分不動(dòng)（叫定子），另一部分繞著軸線做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)（叫轉(zhuǎn)子）便可以發(fā)出電來(lái)。電樞（shū）磁極轉(zhuǎn)子是它，叫旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子是它，叫旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)基本組成部分你能用已學(xué)知識(shí)解釋以下交流發(fā)電機(jī)的工作原理嗎？它產(chǎn)生的電流有什么特點(diǎn)？交變電流的產(chǎn)生PART02交流發(fā)電機(jī)示意圖KAFELDCB二、交變電流的產(chǎn)生1.產(chǎn)生：線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)線圈繞垂直于磁場(chǎng)的軸轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，穿過(guò)線圈的磁通量周期性變化，產(chǎn)生大小和方向周期性變化的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，如果是閉合電路，則產(chǎn)生大小和方向周期性變化的電流。2.中性面：線圈平面與磁場(chǎng)垂直3.與中性面垂直：線圈平面與磁場(chǎng)平行.

I=0中性面電流最大I方向：dcbadI=0中性面電流最大I方向：abcda交流電的產(chǎn)生原理請(qǐng)判斷出下列四個(gè)位置時(shí)電流方向？并總結(jié)這樣的發(fā)電機(jī)在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生電流方向有什么特點(diǎn)？電流方向具有周期性變化的特點(diǎn)。每經(jīng)中性面一次電流方向改變一次

I=0中性面圖甲圖丙圖乙圖丁圖戊（甲）3.交變電流的變化規(guī)律圖像如果從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)3.交變電流的變化規(guī)律圖像如果從“垂直于中性面”開(kāi)始計(jì)時(shí)課堂總結(jié)交變電流交流發(fā)電機(jī)交變電流的變化規(guī)律電樞磁極交變電流的產(chǎn)生例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)間變化的圖像如圖所示，則以下說(shuō)法中正確的是（）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，交變電流的電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大D．該線圈產(chǎn)生的交變電流的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖像如圖乙B2．圖甲、乙是交流發(fā)電機(jī)示意圖，線圈ABCD在磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。下列說(shuō)法正確的是

（）A．圖甲中穿過(guò)線圈的磁通量最大，電路中的感應(yīng)電流最大B．圖乙中穿過(guò)線圈的磁通量為零，電路中的感應(yīng)電流為零C．圖甲中穿過(guò)線圈的磁通量變化率為零，電路中的感應(yīng)電流為零D．圖乙中穿過(guò)線圈的磁通量變化率最大，電路中的感應(yīng)電流為零C3．圖甲是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩磁極N、S間的磁場(chǎng)可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，線圈繞垂直于磁場(chǎng)的水平軸OO'沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的交變電流隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示。以下判斷正確的是（）A．交變電流的最大值為B．t=0.01s時(shí)線圈位于中性面C．t=0.01s時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)方向平行D．t=0.02s時(shí)穿過(guò)線圈的磁通量最大AC3.交變電流的變化規(guī)律圖像如果從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)φttttφmEmImUm3.交變電流的變化規(guī)律圖像如果從“垂直于中性面”開(kāi)始計(jì)時(shí)φttttφmEmImUm校本作業(yè)考查：交變電流的特點(diǎn)①中性面位置，線圈平面與磁感線垂直，磁通量最大，磁通量變化率為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零；線圈每經(jīng)過(guò)中性面一次，感應(yīng)電流的方向就改變一次；線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，電流方向改變兩次。1.如圖所示為演示交變電流產(chǎn)生的裝置圖，關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)，正確的說(shuō)法是()A.線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，指針左右擺動(dòng)兩次B.圖示位置為中性面，線圈中無(wú)感應(yīng)電流C.圖示位置ab邊的感應(yīng)電流方向?yàn)閍→bD.線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，磁通量變化率為零3.（多選）如圖所示，觀察電流表的指針，可以看到()A.指針隨著線圈轉(zhuǎn)動(dòng)而擺動(dòng)，并且線圈旋轉(zhuǎn)一周，指針左右擺動(dòng)一次B.當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到跟磁感線垂直時(shí)，電流表的指針的偏轉(zhuǎn)最大C.當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到跟磁感線平行時(shí)，電流表的指針的偏轉(zhuǎn)最大D.從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈里產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流是按正弦規(guī)律變化的2.線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生交變電流的圖象如圖所示，由圖可知()A.在A、C時(shí)刻線圈處于中性面位置B.在B、D時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量為零C.從A時(shí)刻到D時(shí)刻轉(zhuǎn)過(guò)的角度為πD.若從O時(shí)刻到D時(shí)刻經(jīng)過(guò)0.02s，則在1s內(nèi)交變電流的方向改變100次CDAC校本作業(yè)②峰值（最大值）：正弦式交變電流的峰值Em=NBSω=Nφmω,可在E-t圖象中讀出4.矩形線圈邊長(zhǎng)ab＝0.4m，bc＝0.2m，共50匝，線圈在B＝0.2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直磁場(chǎng)方向的軸OO′以100/πr/s的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則線圈產(chǎn)生的最大電動(dòng)勢(shì)是多少？5.一矩形線圈，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直磁感線的對(duì)稱軸轉(zhuǎn)動(dòng)，形成如圖所示的交變電動(dòng)勢(shì)圖象,試根據(jù)圖象得出:（1）電動(dòng)勢(shì)的最大值_____________；（2）線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度___________；16020V校本作業(yè)②峰值（最大值）：正弦式交變電流的峰值Em=NBSω=Nφmω,可在E-t圖象中讀出6.（多選）矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的對(duì)稱軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的交變電流的最大值出現(xiàn)在()A.線圈平面與磁感線平行時(shí)B.線圈平面與磁感線垂直時(shí)C.線圈平面與中性面重合時(shí)D.線圈平面與中性面垂直時(shí)7.一閉合矩形線圈abcd繞垂直于磁感線的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈平面位于如圖甲所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。通過(guò)線圈內(nèi)的磁通量Φ隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示，下列說(shuō)法正確的是()A.t1、t3時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量變化率最大B.t1、t3時(shí)刻線圈中感應(yīng)電流方向改變C.t2、t4時(shí)刻線圈中磁通量最大D.t2、t4時(shí)刻線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小ADB校本作業(yè)ABD校本作業(yè)10.如圖，N＝50匝的矩形線圈abcd，邊長(zhǎng)ab＝0.20m，ad＝0.25m，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，外力使線圈繞垂直于磁感線且通過(guò)線圈中線的OO′軸以ω＝100πrad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈電阻r＝1Ω，外電路電阻R＝9Ω，t＝0時(shí)，線圈平面與磁感線平行，ab邊正轉(zhuǎn)出紙外、cd邊轉(zhuǎn)入紙里.(1)寫(xiě)出t＝0時(shí)感應(yīng)電流的方向（用abcda或adcba表示）；(2)寫(xiě)出線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值及瞬時(shí)值表達(dá)式；(3)在t=1/400s時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)e是多大？(4)寫(xiě)出通過(guò)電阻R的電流的最大值及瞬時(shí)值表達(dá)式；校本作業(yè)