交變電流 高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第二冊(cè)

第三章交變電流

人教版（2019）選修第二冊(cè)3.1

交變電流1.通過實(shí)驗(yàn),認(rèn)識(shí)交變電流,了解交變電流的產(chǎn)生過程,理解交變電流和直流的概念。2.能用公式和圖像描述正弦交變電流。3.知道交變電流的變化規(guī)律及表示方法,知道交變電流的瞬時(shí)值、峰值的物理含義。學(xué)習(xí)目標(biāo)機(jī)械能電能線圈相對(duì)磁極運(yùn)動(dòng)認(rèn)識(shí)交流發(fā)電機(jī)：線圈（切割磁感線）思考：金屬滑環(huán)與電刷相配合，

作用是什么？金屬滑環(huán)電刷導(dǎo)入新課問題：用電流傳感器觀察交流電流的波形，這種波形有什么特點(diǎn)?結(jié)論：電流方向和大小隨時(shí)間做周期性變化。觀察點(diǎn)：電流方向隨時(shí)間的變化

演示：觀察交變電流的波形觀察點(diǎn)：勻速轉(zhuǎn)動(dòng)手柄時(shí)，電流計(jì)

指針的變化情況。結(jié)論：手搖發(fā)電機(jī)模型所產(chǎn)生的電流方向周期性變化。思考：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明了什么？現(xiàn)象：電流計(jì)指針在零刻線

兩側(cè)擺動(dòng)1.交變電流(AC)一、交變電流演示：觀察交變電流的方向方向不隨時(shí)間變化的電流稱為直流電流。2.直流電流(DC)交變電流：針對(duì)練：判斷下列圖像描述的電流是直流還是交流CDEBA建立概念方向隨時(shí)間做周期性變化的電流叫做交變電流，簡(jiǎn)稱交流。參考答案：交流：B、D、E；直流：A、C1.模型交變電流產(chǎn)生：ABCDR交流發(fā)電機(jī)示意圖LKEFBvA(B)D(C)θv轉(zhuǎn)軸：垂直于磁場(chǎng)線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。二、交變電流的產(chǎn)生2.交變電流產(chǎn)生過程分析活動(dòng)1：閱讀課本P51《思考與討論》，根據(jù)圖3.1-3回答下列問題。甲乙丙丁⑴在矩形線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，哪些邊會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)？⑵在線圈由甲圖轉(zhuǎn)到乙圖所示位置的過程中，AB邊中的電流向哪個(gè)方向流動(dòng)？⑶在線圈由丙圖轉(zhuǎn)到丁圖所示位置的過程中，AB邊中的電流向哪個(gè)方向流動(dòng)？⑷當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)線圈中沒有電流，轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)線圈中的電流最大？請(qǐng)將以上問題的答案直接記在課本圖3.1-3所示位置上。嘗試畫出各位置正視圖。⑵甲→乙：D→C→B→A→D⑶丙→?。篈→B→C→D→ABA(B)D(C)A(B)BD(C)BA(B)D(C)BA(B)D(C)v⑴只有AB、CD邊產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)甲乙丙丁I=0I最大I=0I最大⑷活動(dòng)1成果展示it0甲乙丙丁甲活動(dòng)2：結(jié)合活動(dòng)1學(xué)習(xí)成果，設(shè)線框轉(zhuǎn)到甲位置時(shí)開始計(jì)時(shí)，依次完成下列任務(wù)。

⑴設(shè)周期為T，在課本圖片上標(biāo)注甲、乙、丙和丁四個(gè)位置對(duì)應(yīng)的時(shí)刻;⑵若規(guī)定電流通過R向右為正方向，請(qǐng)?jiān)谡n本上“圖3.1-4”中大致畫出感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的曲線。結(jié)論：實(shí)驗(yàn)中發(fā)電機(jī)的電流按正弦規(guī)律變化?；顒?dòng)2成果展示3.中性面:特點(diǎn)：線圈轉(zhuǎn)到中性面時(shí)

?=?m

e=0;i=0

線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，兩次經(jīng)過中性面，電流方向改變兩次。

感應(yīng)電流改變方向BAD線圈平面與磁感線垂直的位置

S線圈⊥B3.峰值面：

?=0

e=Em；i=Im（最佳切割）特點(diǎn)：線圈轉(zhuǎn)到峰值面時(shí)BAD小結(jié)：線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，交變電流完成一次周期性變化；

感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的大小和方向隨時(shí)間周期性變化。線圈平面與磁感線平行的位置

S線圈∥B已知：勻強(qiáng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，矩形線圈繞垂直于磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)軸由中性面開始逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為ω，AB、DC邊長(zhǎng)分別記為lab、ldc；AD邊長(zhǎng)記為lad。求：t時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。三、交變電流的變化規(guī)律中性面BvADt

=0θv活動(dòng)1：寫出t時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)v‖v⊥θ⑷n匝線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)v┴=v=⑴ab邊感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)eab=⑵cd邊感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)ecd=⑶一匝線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)e=lad

lab=ldcω設(shè)Em=nBSω則有

e=EmsinωtBvADt=0θv總結(jié)：交流電變化規(guī)律中性面開始計(jì)時(shí)iuRe、rS?活動(dòng)2：畫出正弦式電流e、i、u、?

隨時(shí)間變化的圖像?toitoutoeto?-t針對(duì)練1下列各圖中（藍(lán)色虛線為轉(zhuǎn)軸），線框均以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中能產(chǎn)生交流的有

()討論：針對(duì)能產(chǎn)生交流的情況，則

屬于正弦式電流嗎？

若線框面積相等，電動(dòng)勢(shì)最大值有什么關(guān)系？

通過討論，你能得出什么結(jié)論？A.B．C．D．ACD針對(duì)練2如圖甲中所示，一矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈所圍面積的磁通量?隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示，下列論述正確的是

（）

A．初始時(shí)刻線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小

B．t2時(shí)刻導(dǎo)線ad的速度方向跟磁感線平行

C．t3時(shí)刻線圈平面與中性面重合

D．t2、t4時(shí)刻線圈中感應(yīng)電流方向相反CD分類轉(zhuǎn)子定子旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)電樞磁極旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)磁極電樞1．基本組成

線圈—電樞

磁體2．交流發(fā)電機(jī)的分類四、交流發(fā)電機(jī)1．如圖所示，由交流發(fā)電機(jī)、定值電阻R、交流電流表A組成的閉合回路，線圈ABCD逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，圖示位置磁感線與線圈平面平行，下列說法正確的是（

）A．t3、t4時(shí)刻線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小B．t1、t3時(shí)刻線圈中感應(yīng)電流方向改變C．線圈轉(zhuǎn)到圖示位置時(shí)，線圈中磁通量變化率為零D．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)到圖中位置時(shí)，感應(yīng)電流方向?yàn)锳-B-C-D-A達(dá)標(biāo)測(cè)試B2．一個(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?，以如圖所示的角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，外電路電阻為R。⑴轉(zhuǎn)動(dòng)過程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值有