認識交變電流

關于認識交變電流2.法拉第電磁感應定律(1)內容：電路中感應電動勢的大小E，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。(2)公式：上章知識回顧第2頁,共44頁，星期六，2024年，5月磁電磁通量變化新課引入只要閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就有感應電流產生第3頁,共44頁，星期六，2024年，5月2-1、認識交變電流第4頁,共44頁，星期六，2024年，5月第5頁,共44頁，星期六，2024年，5月第6頁,共44頁，星期六，2024年，5月電流方向不變的電流稱為直流第7頁,共44頁，星期六，2024年，5月

強弱和方向都隨時間周期性變化的電流叫做交變電流，簡稱交流。0t1t2t3t4

t

i這是按正弦規(guī)律變化的交變電流，稱為正弦交流電

一、交變電流第8頁,共44頁，星期六，2024年，5月工具：示波器（觀察波形圖）第9頁,共44頁，星期六，2024年，5月常見交流電的波形正弦波尖波矩形波鋸齒波第10頁,共44頁，星期六，2024年，5月例．在如圖所示的幾種電流隨時間變化的圖線中，屬于交變電流的是。tiABCDABD第11頁,共44頁，星期六，2024年，5月二、交變電流的產生第12頁,共44頁，星期六，2024年，5月實驗現(xiàn)象1)觀察到的實驗現(xiàn)象？兩個發(fā)光二極管交替閃亮2)說明了什么問題？說明電流的大小和方向都在變化，產生了交流電第13頁,共44頁，星期六，2024年，5月交流電是由交流發(fā)電機產生的。第14頁,共44頁，星期六，2024年，5月如圖，矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動的四個過程第15頁,共44頁，星期六，2024年，5月第16頁,共44頁，星期六，2024年，5月第17頁,共44頁，星期六，2024年，5月第18頁,共44頁，星期六，2024年，5月第19頁,共44頁，星期六，2024年，5月①何時磁通量最大？何時磁通量最小？②何時電動勢最大？何時電動勢最??？③線圈中的電流大小和方向如何變化？看完了整個轉動過程，請總結規(guī)律。第20頁,共44頁，星期六，2024年，5月

第21頁,共44頁，星期六，2024年，5月(甲)

B⊥S，φ最大，各邊不切割磁感線，無感應電流——這個位置稱為中性面E=0,I=0，Φ有最大值第22頁,共44頁，星期六，2024年，5月B∥S，φ=0，a（b）d（c）垂直切割，E最大,感應電流最大,電流方向a→b該面稱為峰值面(乙)第23頁,共44頁，星期六，2024年，5月為了能更方便地說明第③個問題，我們將立體圖轉化為平面圖來分析。線圈在轉動過程中，電路中電流的大小和方向都在不斷改變，交變電流就是這樣產生的。abcd電流增大abcd電流減小dcba電流增大dcba電流減小第24頁,共44頁，星期六，2024年，5月總結：兩個特定位置的特點圖示概念中性面位置與中性面垂直的位置線圈轉動一周電流方向改變兩次第25頁,共44頁，星期六，2024年，5月練習例1．矩形線框繞垂直于勻強磁場且在線框平面的軸勻速轉動時產生了交變電流，下列說法正確的是()A．當線框位于中性面時，線框中感應電動勢最大B．當穿過線框的磁通量為零時，線框中的感應電動勢也為零C．每當線框經過中性面時，感應電動勢或感應電流方向就改變一次D．線框經過中性面時，各邊不切割磁感線CD第26頁,共44頁，星期六，2024年，5月練習2：一矩形線圈繞垂直于勻強磁場并位于線圈平面內的固定軸轉動，線圈中的感應電動勢隨時間的變化規(guī)律如圖所示，下面說法中正確的是：t1時刻通過線圈的磁通量為零；t2時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大；t3時刻通過線圈的磁通量變化率的絕對值最大；每當e變換方向時，通過線圈的磁通量的絕對值都為最大。D第27頁,共44頁，星期六，2024年，5月練習3：某線圈在勻強磁場中勻速轉動，穿過它的磁通量Φ隨時間的變化規(guī)律可用圖象表示，那么在圖中（）A．t1和t3時刻，穿過線圈磁通量的變化率最大B．t2時刻，穿過線圈的磁通量變化率為零C．t3時刻，線圈中的感應電動勢為零D．t4時刻，線圈中的感應電動勢達最大值CD第28頁,共44頁，星期六，2024年，5月線圈轉過角度：d(c)速度方向跟磁感線夾角：切割磁感線的有效速度：d(c)邊感應電動勢：線圈中感應電動勢ωtωtV有=vsinθ=1∕2wL?sin(wt)ab、dc邊長L;ad、bc邊長L';磁感應強度為B;角速度為ω.edc=BLV有=BLL'ωsin(ωt)12e=BLL'ωsin(ωt)=BSωsin(ωt)1.用函數(shù)表達式描述交變電流第29頁,共44頁，星期六，2024年，5月表達式e=BSωsinωte隨時間而變化,不同時刻有不現(xiàn)的數(shù)值,某時刻的電動勢的值叫瞬時值.線圈有N匝時,可見在勻強磁場中，勻速轉動的線圈中產生的感應電動勢是按正弦規(guī)律變化的。這樣的交變電流叫正弦交流電.設整個回路的電阻為R，則電路的感應電流為

瞬時值第30頁,共44頁，星期六，2024年，5月由表達式e=BSωsinωt可知最大值（峰值）Em=_________;用R表示閉合電路的總電阻，用Im表示峰值，i表示感應電流的瞬時值，則Im=NBSω/Ri=Imsinωt

當線圈轉到線圈平面和磁感線平行時,電動勢最大.NBSωEm=NBSω，即僅由匝數(shù)N，線圈面積S，磁感強度B和角速度ω四個量決定。與軸的具體位置，線圈的形狀及線圈是否閉合無關.第31頁,共44頁，星期六，2024年，5月如果把線圈和電阻組成閉合電路，設線圈的電阻為r，外接電阻為R，則電路的外電壓的瞬時值為

R外SEr~R=R外+r即u=Umsinωt

第32頁,共44頁，星期六，2024年，5月eoEmT/42T/43T/4Tπ/2π3π/22πωtt交流電的圖像

第33頁,共44頁，星期六，2024年，5月開始位置名稱公式圖象中性面瞬時電動勢瞬時電流瞬時電壓i=Imsinωte=Emsinωtu=Umsinωt交變電流的描述eEm-Emt0iIm-Imt0uUm-Umt0第34頁,共44頁，星期六，2024年，5月1、如圖所示，面積均為S的單匝線圈繞其對稱軸或中心軸在勻強磁場B中以角速度ω勻速轉動，能產生正弦交變電動勢e＝BSωsinωt的圖是 (

)A第35頁,共44頁，星期六，2024年，5月2、某臺家用柴油發(fā)電機正常工作時能夠產生與我國照明電網相同的交變電流．現(xiàn)在該發(fā)電機出現(xiàn)了故障，轉子勻速轉動時的轉速只能達到正常工作時的一半，則它產生的交變電動勢隨時間變化的圖象是（）B第36頁,共44頁，星期六，2024年，5月3.矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動產生的電動勢e－t圖象如圖所示，則()A．t1、t3時刻線圈通過中性面B．t2、t4時刻線圈中磁通量最大C．t1、t3時刻線圈中磁通量變化率最大D．t2、t4時刻線圈平面與中性面垂直AD第37頁,共44頁，星期六，2024年，5月4、矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動，所產生的交變電流的圖象如圖所示，下列說法中正確的是(

)A．在t1、t3時刻線圈處于中性面位置B．在t2、t4時刻穿過線圈的磁通量為零C．在t1時刻到t4時刻線圈轉過的角度為πD．若從0時刻到t4時刻經過0.02s，則在1s內交變電流的方向改變100次D第38頁,共44頁，星期六，2024年，5月5.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n=300r/min的轉速勻速轉動，如圖，勻強磁場的磁感應強度為0.5T，當線圈平面通過中性面時開始計時，試求：(1)線圈中瞬時感應電動勢的表達式；(2)由t=0到t=T/2過程中的平均感應電動勢的大小？在此過程中通過線圈某一截面的電荷量？(3)若線圈平面平行磁感線時開始計時，求線圈在t=T/6時刻的電動勢大??；第39頁,共44頁，星期六，2024年，5月6.(2012·濰坊模擬)如圖所示，單匝矩形線圈的一半放在具有理想邊界的勻強磁場中，線圈軸線OO′與磁場邊界重合，線圈繞OO′軸逆時針勻速轉動，t=0時刻線圈平面與磁場方向垂直，規(guī)定電流方向沿adcba為正方向，則線圈內感應電流隨時間變化的圖象是()A第40頁,共44頁，星期六，2024年，5月7.(2012·廈門模擬)如圖所示,矩形線圈abcd在勻強磁場中可以分別繞垂直于磁場方向的軸P1和P2以相同的角速度勻速轉動,當線圈平面轉到與磁場方向平行時()A.線圈繞P1轉動時的電流等于繞P2轉動時的電流B.線圈繞P1轉動時的電動勢小于繞P2轉動時的電動勢C.線圈繞P1和P2轉動時電流的方向相同,都是a→b→c→dD.線圈繞P1轉動時dc邊受到的安培力大于繞P2轉動時dc邊受到的安培力A第41頁,共44頁，星期六，2024年，5月變式訓練8

如圖甲所示，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．則圖的四幅圖中正確的是()D第42頁,共44頁，星期六，2024年，5月9．[瞬時值表達式的書寫]如圖4所示，圖線a是線圈在勻強磁場中勻速轉動時所產生正弦交流電的圖象