人教版物理選修3-2 第五章 第一節(jié) 交變電流(共31張PPT)

三峽水電站三峽水電站交交 變變 電電 流流1、直直流電流電流流(DC)方向不隨時(shí)間變化的電流方向不隨時(shí)間變化的電流2、交交變電變電流流(AC)一、交變電流的概念一、交變電流的概念做一做做一做交流發(fā)電機(jī)模型交流發(fā)電機(jī)模型二、交變電流的產(chǎn)生二、交變電流的產(chǎn)生1 1、線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的、線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸軸勻速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)二、交變電流的產(chǎn)生二、交變電流的產(chǎn)生2 2、過(guò)程分析、過(guò)程分析將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖（1）BS最大最大E=0=0I=0=0中性面中性面垂直磁場(chǎng)方向的平面叫做垂直磁場(chǎng)方向的平面叫做中性面。中性面。線圈經(jīng)過(guò)線圈經(jīng)過(guò)中性面中性面時(shí)，時(shí)，最大最大，但線圈中，但線圈中的的電動(dòng)勢(shì)為零電動(dòng)勢(shì)為零2 2、過(guò)程分析、過(guò)程分析/ （2）BS=0=0E E最大最大I I最大最大感應(yīng)電流方向感應(yīng)電流方向a到到b線圈與磁場(chǎng)平行時(shí)，線圈與磁場(chǎng)平行時(shí)，最小最小，但線，但線圈中的圈中的電動(dòng)勢(shì)最大電動(dòng)勢(shì)最大(VB)BS最大最大E=0、I=0中性面中性面BS=0E、I最大最大感應(yīng)電流方向感應(yīng)電流方向b到到a/ VB線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，經(jīng)過(guò)中性面幾次線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，經(jīng)過(guò)中性面幾次?電流方電流方向改變幾次向改變幾次?思考與討論：思考與討論： 1.中性面中性面：垂直磁場(chǎng)方向的平面垂直磁場(chǎng)方向的平面（1）線圈經(jīng)過(guò)中性面時(shí)，穿過(guò)線圈的）線圈經(jīng)過(guò)中性面時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量磁通量=BS最大最大，但，但/t =0 最小最小，（，（ ab和和cd邊都不切割邊都不切割磁感線），線圈中的感應(yīng)磁感線），線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零電動(dòng)勢(shì)為零（2）線圈經(jīng)過(guò)中性面時(shí)，電流將改變方向，線圈轉(zhuǎn)）線圈經(jīng)過(guò)中性面時(shí)，電流將改變方向，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)一周一周，兩次兩次經(jīng)過(guò)中性面，電流方向改變經(jīng)過(guò)中性面，電流方向改變兩次兩次2.線圈平面與磁感線平行時(shí)，線圈平面與磁感線平行時(shí)，=0，/t最大最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大。 以線圈經(jīng)過(guò)中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，切割邊以線圈經(jīng)過(guò)中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，切割邊L1，另一邊，另一邊L2,推推導(dǎo)任意時(shí)刻導(dǎo)任意時(shí)刻t線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（演示演示 ）tvNBLesin2122Lv又tLLNBesin2121LLNBEm令則有 tEemsin=NBS三、三、交變電流的變化規(guī)律交變電流的變化規(guī)律 e為電動(dòng)勢(shì)在時(shí)刻為電動(dòng)勢(shì)在時(shí)刻t的瞬時(shí)值，的瞬時(shí)值，Em為電動(dòng)勢(shì)的最大值（峰值）為電動(dòng)勢(shì)的最大值（峰值）NBStEemsin1、電動(dòng)勢(shì)按正弦規(guī)律變化、電動(dòng)勢(shì)按正弦規(guī)律變化2 2、電流按正弦規(guī)律變化、電流按正弦規(guī)律變化 tIimsin3 3、電壓按正弦規(guī)律變化、電壓按正弦規(guī)律變化 tUumsin 電流電流i通過(guò)通過(guò)R時(shí)：時(shí)： .RIUiRumm，成立條件：成立條件：轉(zhuǎn)軸垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)，經(jīng)中性面時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)轉(zhuǎn)軸垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)，經(jīng)中性面時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)m axn BSEeoEmT/4T/42T/42T/43T/43T/4T T/2/23 3/2/22 2tt tabcdKLABabcdK LABabcdkLABabcdkLABabcdkLAB四、交流電的圖像四、交流電的圖像 et0Em-Emit0Im-Im(1)(1)正弦交流電正弦交流電(2)(2)示波器中的鋸齒波掃描電壓示波器中的鋸齒波掃描電壓(3)(3)電子計(jì)算機(jī)中的矩形脈沖電子計(jì)算機(jī)中的矩形脈沖(4)(4)激光通信中的尖脈沖激光通信中的尖脈沖五、交變電流的種類五、交變電流的種類六、交流發(fā)電機(jī)六、交流發(fā)電機(jī)1、組成：、組成：用來(lái)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的線圈（叫電樞）用來(lái)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的線圈（叫電樞） 用來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁極用來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁極 2、種類、種類 旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī) 旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī) 轉(zhuǎn)動(dòng)的部分叫轉(zhuǎn)子，不動(dòng)的部分叫定子轉(zhuǎn)動(dòng)的部分叫轉(zhuǎn)子，不動(dòng)的部分叫定子 、交流電的產(chǎn)生：矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中、交流電的產(chǎn)生：矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)，線圈中就繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)，線圈中就產(chǎn)生產(chǎn)生 。如果從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的。如果從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的是是_,_,如果從垂直中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，如果從垂直中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的是產(chǎn)生的是_ _ _。 、交變電流：、交變電流：和和 都隨時(shí)都隨時(shí)間做間做 的電流叫做交變電流電壓和的電流叫做交變電流電壓和電流隨時(shí)間按電流隨時(shí)間按 變化的交流電叫正弦變化的交流電叫正弦交流電。交流電。 課堂練習(xí)課堂練習(xí) 、當(dāng)線圈平面垂直于磁感線時(shí)，線圈各邊、當(dāng)線圈平面垂直于磁感線時(shí)，線圈各邊都不切割磁感線，線圈中沒(méi)有感應(yīng)電流，這樣都不切割磁感線，線圈中沒(méi)有感應(yīng)電流，這樣的位置叫做的位置叫做 線圈平面每經(jīng)過(guò)中性面線圈平面每經(jīng)過(guò)中性面一次，感應(yīng)電流方向就改變一次，因此線圈轉(zhuǎn)一次，感應(yīng)電流方向就改變一次，因此線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流方向改變動(dòng)一周，感應(yīng)電流方向改變、線圈從中性面開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度是、線圈從中性面開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度是，線，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值是圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值是E Em m，那么在任一時(shí)，那么在任一時(shí)刻刻t t感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值值e e為為若若電路總電阻為電路總電阻為，則感應(yīng)電流的瞬時(shí)值，則感應(yīng)電流的瞬時(shí)值為為 0Em -Emt5在如圖所示的幾種電流隨時(shí)間變化的圖線在如圖所示的幾種電流隨時(shí)間變化的圖線中，屬于交流電的是中，屬于交流電的是_，屬于正弦交變，屬于正弦交變電流的是電流的是_ 。tiABCDA B DA6. 一矩形線圈繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)并位于線圈一矩形線圈繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖所示，下面說(shuō)法中正確的時(shí)間的變化規(guī)律如圖所示，下面說(shuō)法中正確的是是( )：A.T1時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量為零；時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量為零；B. T2時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值最大；時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值最大；C.T3時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量變化率的絕對(duì)值時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量變化率的絕對(duì)值最大；最大；D.每當(dāng)每當(dāng)e變換方向時(shí)，通過(guò)線圈的磁通量的絕變換方向時(shí)，通過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值都為最大對(duì)值都為最大。 D8. 8. 一臺(tái)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的按正弦規(guī)律變化的交流電，感應(yīng)一臺(tái)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的按正弦規(guī)律變化的交流電，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為電動(dòng)勢(shì)的最大值為311V311V，線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度100rad/s100rad/s。 （1 1）寫出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式。）寫出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式。 （2 2）若該發(fā)電機(jī)只與含電阻的負(fù)載組成閉合電路，）若該發(fā)電機(jī)只與含電阻的負(fù)載組成閉合電路，電路的電路的 總電阻為總電阻為100100，試寫出通過(guò)負(fù)載的電流強(qiáng)度，試寫出通過(guò)負(fù)載的電流強(qiáng)度的瞬時(shí)表達(dá)式，在的瞬時(shí)表達(dá)式，在t=1/120st=1/120s時(shí)電流強(qiáng)度的瞬時(shí)值為多時(shí)電流強(qiáng)度的瞬時(shí)值為多少？少？ （3 3）線圈從中性面轉(zhuǎn)過(guò)）線圈從中性面轉(zhuǎn)過(guò)180180度的過(guò)程中，電動(dòng)勢(shì)的最度的過(guò)程中，電動(dòng)勢(shì)的最大值、平均值分別是多少？大值、平均值分別是多少？（4 4）轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中磁通量的變化率最大值是多少？）轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中磁通量的變化率最大值是多少？答案答案（1）e=311Sin100t （2）I=3.11Sin（100*1/120）=3.11*1/2=1.55（A）（3）E m=311V E=N/t=2NBS/198V（4）/t=311/N（Wb/s）