（新課標）2018-2019學年高考物理 主題三 電磁感應及其應用 3.2 交變電流 3.2.1 交變電流課件 新人教版選修3-2.ppt

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1、3.2交變電流,3.2.1交變電流,一、交變電流 1.交變電流：大小和方向都隨時間做_________變化的電流叫做交變電流，簡稱交流(AC)。 2.直流：_______不隨時間變化的電流稱為直流(DC)，___________都不隨時間變化的電流稱為恒定電流。,周期性,方向,大小和方向,思考判斷 (1)交變電流的大小一定隨時間變化。( ) (2)大小和方向都不隨時間變化的電流才是直流電。 ( ) (3)交變電流的大小可以不變，但方向一定隨時間周期性變化。 ( ) (4)交變電流不穩(wěn)定，很容易“燒壞”家用電器。 ( ),,,,,二、交變電流的產(chǎn)生 1.正弦式交變電流的產(chǎn)生條件：

2、將閉合矩形線圈置于_______磁場中，并繞_______磁場方向的軸______轉動。如圖1所示。 圖1,勻強,垂直,勻速,2.兩個特殊位置 (1)中性面：線圈平面與磁感線______時的位置。(SB位置，如圖1中的甲、丙) 線圈處于中性面位置時，穿過線圈的______，但線圈中的電流為_____。 線圈每次經(jīng)過中性面時，線圈中感應電流的方向都要改變，線圈轉動一周，感應電流的方向改變____次。 (2)垂直中性面位置(SB位置，如圖1中的乙、丁) 此時穿過線圈的為____，電流______。,垂直,最大,零,兩,零,最大,思考判斷 (1)只要線圈在磁場中轉動，就可以產(chǎn)生交變電流。( )

3、(2)線圈在通過中性面時磁通量最大，電流也最大。 ( ) (3)線圈在通過垂直中性面的平面時電流最大，但磁通量為零。 ( ) (4)線圈在通過中性面時電流的方向發(fā)生改變。 ( ),,,,,三、交變電流的變化規(guī)律 1.瞬時值表達式：從中性面開始計時，電動勢：e_________，電壓：u_________，電流i_________。 2.峰值：表達式中的Em、Um、Im分別為電動勢、電壓和電流可能達到的最大值，叫做峰值。 3.正弦式交變電流：按______規(guī)律變化的交變電流，簡稱正弦式電流。,Emsin t,Umsin t,Imsin t,正弦,4.其他形式的交變電流：如圖2甲所示的___

4、_____交變電流，如圖乙所示的為______交變電流。 圖2,鋸齒形,矩形,交變電流的產(chǎn)生,線圈繞OO軸沿逆時針方向勻速轉動，如圖3甲至丁所示。 圖3,要點歸納,1.過程分析,2.兩個特殊位置的對比,例1 (多選)如圖4所示為演示交變電流產(chǎn)生的裝置圖，關于這個實驗，下列說法正確的是() 圖4,精典示例,答案AC,,交變電流的變化特點 (1)線圈轉至與磁感線平行時，磁通量的變化率最大，感應電動勢最大，故線圈每轉一周，電動勢最大值出現(xiàn)兩次。 (2)線圈每經(jīng)過中性面一次，感應電流和感應電動勢的方向都要改變一次。線圈轉動一周，兩次經(jīng)過中性面，感應電動勢和感應電流的方向都改變兩次。,針對訓

5、練1 一閉合矩形線圈abcd繞垂直于磁感線的固定軸OO勻速轉動，線圈平面位于如圖5甲所示的勻強磁場中。通過線圈的磁通量隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示，下列說法正確的是() 圖5,A.t1、t3時刻通過線圈的磁通量變化率最大 B.t1、t3時刻線圈中感應電流方向改變 C.t2、t4時刻線圈中磁通量最大 D.t2、t4時刻線圈中感應電動勢最小,答案B,交變電流的變化規(guī)律,1.交變電流的瞬時值表達式推導 線圈平面從中性面開始轉動，如圖6所示，則經(jīng)過時間t： 圖6 (1)線圈轉過的角度為t。 (2)ab邊的線速度跟磁感線方向的夾角t。,要點歸納,2.峰值表達式,3.正弦交變電流的瞬時值表達式 (1

6、)從中性面位置開始計時 eEmsin t，iImsint，UUmsin t。 (2)從與中性面垂直的位置開始計時 eEmcost，iImcost，UUmcos t。,4.交變電流的圖象如圖7所示，從中性面開始計時 圖7,易錯提醒 (1)從不同的位置開始計時，得到的交變電流的表達式不同。 (2)感應電動勢的峰值與線圈的形狀和轉軸的位置沒有關系。如圖所示，三個不同形狀的線圈產(chǎn)生的交變電流的感應電動勢的峰值相同。,例2 一矩形線圈，面積是0.05 m2，共100匝，線圈電阻r2 ，外接電阻R8 ，線圈在磁感應強度B T的勻強磁場中以n300 r/min的轉速繞垂直于磁感線的軸勻速轉動，如圖8所示，

7、若從中性面開始計時，求：,精典示例,圖8,解析(1)線圈轉速n300 r/min5 r/s，角速度2n10 rad/s， 線圈產(chǎn)生的感應電動勢最大值EmNBS50 V， 由此得到的感應電動勢瞬時值表達式為eEmsin t50sin (10t) V。,,確定正弦式電流電動勢瞬時值表達式的基本方法 (1)確定線圈轉動從哪個位置開始計時，以確定瞬時值表達式是正弦規(guī)律變化還是余弦規(guī)律變化。 (2)確定線圈轉動的角速度。 (3)確定感應電動勢的峰值EmNBS。 (4)寫出瞬時值表達式eEmsin t或eEmcos t。,針對訓練2 如圖9所示，勻強磁場磁感應強度B0.1 T，所用矩形線圈的匝數(shù)n100，

8、邊長lab0.2 m，lbc0.5 m，以角速度100 rad/s繞OO軸勻速轉動。試求：,(1)感應電動勢的峰值； (2)若從線圈平面垂直磁感線時開始計時，線圈中瞬時感應電動勢的表達式；,圖9,解析(1)由題可知：Slablbc0.20.5 m20.1 m2，感應電動勢的峰值EmnBS1000.10.1100 V100 V314 V。 (2)若從線圈平面垂直磁感線時開始計時，感應電動勢的瞬時值eEmsin t 所以e314sin (100t) V (3)若從線圈平面平行磁感線時開始計時，感應電動勢的瞬時值表達式為 eEmcos t，代入數(shù)據(jù)得e314cos (100t) V,答案(1)314

9、 V(2)e314sin (100t) V(3)157 V,1.(交變電流的產(chǎn)生)(多選)如圖中哪些情況線圈中產(chǎn)生了交變電流() 解析由交變電流的產(chǎn)生條件可知，軸必須垂直于磁感線，但對線圈的形狀及轉軸的位置沒有特別要求，故選項B、C、D正確。 答案BCD,2.(交變電流的變化規(guī)律)(多選)矩形線框繞垂直于勻強磁場且在線框平面內(nèi)的軸勻速轉動時產(chǎn)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.當線框經(jīng)過中性面時，感應電動勢或感應電流的方向就改變一次 D.線框經(jīng)過中性面時，各邊切割磁感線的速度為零,解析線

10、框位于中性面時，線框平面與磁感線垂直，穿過線框的磁通量最大，但此時切割磁感線的兩邊的速度與磁感線平行，即不切割磁感線，所以感應電動勢等于零，也即此時穿過線框的磁通量的變化率等于零，感應電動勢或感應電流的方向在此時刻改變。線框垂直于中性面時，穿過線框的磁通量為零，但切割磁感線的兩邊都是垂直切割，有效切割速度最大，所以感應電動勢最大，即此時穿過線框的磁通量的變化率最大，故選項C、D正確。 答案CD,3.(交變電流的瞬時值表達式)(多選)如圖10所示，一單匝閉合線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的轉軸勻速轉動，轉動過程中線框中產(chǎn)生的感應電動勢的瞬時值為e0.5sin (20t) V，由該表達式可推知以

11、下哪些物理量() 圖10 A.勻強磁場的磁感應強度B.線框的面積 C.穿過線框的磁通量的最大值D.線框轉動的角速度,解析根據(jù)單匝閉合線圈正弦式交變電流的表達式eBSsin t，可得20 rad/s，而磁通量的最大值的表達式為BS，所以可以根據(jù)BS0.5求出磁通量的最大值。故選項B、C正確。 答案CD,4.(交變電流圖象的分析)一只矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉動，穿過線圈的磁通量隨時間變化的圖象如圖11甲所示。則下列說法正確的是() 圖11 A.t0時刻，線圈平面與中性面垂直 B.t0.01 s時刻，的變化率最大 C.t0.02 s時刻，感應電動勢達到最大 D.該線圈相應產(chǎn)生的感應電動勢的圖象如圖乙所示,解析t0時刻，穿過線圈的磁通量最大，線圈處于中性面的位置，選項A錯誤；t0.01 s時刻，的變化率最大，選項B正確；t0.02 s時刻，穿過線圈的磁通量最大，線圈處于中性面的位置，磁通量變化率為零，電動勢為零，選項C、D錯誤。 答案B,