高中物理 第5章 交变电流 1 交变电流课件 新人教版选修32.ppt

交变电流 第五章 1 交变电流 自学线索 学基础导学 1 交变电流 和 都随时间做周期性变化的电流 2 直流 不随时间变化的电流 一 交变电流 大小 方向 方向 1 典型模型 在匀强磁场中 绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈里产生的是交变电流 实验装置如图所示 2 中性面 线圈平面与磁场垂直的位置 二 交变电流的产生 3 中性面 中性面的垂直位置的特性比较 最大 零 零 最大 零 最大 零 最大 改变 不变 1 正弦式交变电流 1 定义 按 规律变化的交变电流 简称 三 交变电流的变化规律 正弦 正弦式电流 2 函数和图象 emsin t umsin t imsin t 2 其他交变电流 讲要点例析 1 产生方法 闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动 正弦交变电流的产生过程 2 过程分析 由图可知 1 甲 丙位置时线圈中没有电流 乙 丁位置时线圈中电流最大 2 甲 乙 丙电流方向为dcba 丙 丁 甲电流方向为abcd 在甲 丙位置电流改变方向 3 结论 线圈每转一周 电流方向改变两次 电流方向改变的时刻也就是线圈中无电流的时刻 或者说磁通量最大的时刻 如图中甲 丙位置 我们把线圈平面垂直于磁感线时的位置叫做中性面 特别提醒 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动 仅是产生交变电流的一种方式 不是唯一方式 任意形状的平面线圈在匀强磁场中绕平面内垂直于磁场的轴匀速转动均可产生正弦交流电 在下列图中哪些情况线圈中产生了交流电 解析 由正弦交流电的产生条件可知 轴必须垂直于磁感线 但对线圈的形状没有特别要求 答案 bcd 解析 答案 c 1 瞬时值表达式的推导 正弦式交变电流瞬时值 峰值表达式的推导 特别提醒 交变电动势最大值 由线圈匝数n 磁感应强度b 转动角速度 及线圈面积s决定 与线圈的形状无关 与转轴的位置无关 因此如图所示的几种情况 若n b s 相同 则电动势的最大值相同 正弦交变电流图象的认识和应用 2 交变电流图象的应用从图象中可以解读到以下信息 1 交变电流的最大值im em 周期t 2 因线圈在中性面时感应电动势 感应电流均为零 磁通量最大 所以可确定线圈位于中性面的时刻 3 找出线圈平行于磁感线的时刻 4 判断线圈中磁通量的变化情况 5 分析判断e i u随时间的变化规律 图象的分析方法是 一看 看 轴 看 线 看 斜率 看 点 并理解其物理意义 二变 掌握 图与图 图与式 和 图与物 之间的变通关系 三判 在此基础上进行正确的分析和判断 点拨 可观察到两发光二极管交替闪亮 说明教学用发电机工作时输出的是交变电流 练随堂演练 1 关于中性面 下列说法正确的是 a 线圈在转动中经中性面位置时 穿过线圈的磁通量最大 磁通量的变化率为零b 线圈在转动中经中性面位置时 穿过线圈的磁通量为零 磁通量的变化率最大c 线圈每经过一次中性面 感应电流的方向就改变一次d 线圈每转动一周经过中性面一次 所以线圈每转动一周 感应电流的方向就改变一次 解析 中性面是线圈平面与磁感线垂直的位置 线圈经过该位置时 穿过线圈的磁通量最大 各边都不切割磁感线 不产生感应电动势 所以磁通量的变化率为零 a项正确 b项错误 线圈每经过一次中性面 感应电流的方向改变一次 但线圈每转动一周时要经过中性面两次 所以每转一周 感应电流方向就改变两次 c项正确 d项错误 故正确答案为a c 答案 ac 解析 由电动势的瞬时值表达式 计时从线圈位于中性面时开始 所以t 0时 线圈平面位于中性面 磁通量为最大 但此时导线线速度方向与磁感线平行 切割磁感线的有效速率为零 a b正确 c错误 当t 0 4s时 e 10sin20 t 10 sin 20 0 4 v 0 d错误 答案 ab 答案 bd 解析 线圈在磁场中匀速转动时 在电路中产生呈周期性变化的交变电流 线圈经过中性面时电流改变方向 线圈每转动一周 有两次通过中性面 电流方向改变两次 指针左右摆动一次 线圈处于图示位置时 ab边向右运动 由右手定则 ab边的感应电流方向为a b