高中物理 第二章 交变电流 第一节认识交变电流课件 粤教版选修32.ppt

第二章交变电流1交变电流 什么是交变电流 它是怎样产生的 手摇发电机 线圈在磁场内转动 穿过线圈的磁通量发生变化 产生感应电动势 小灯泡发光 但亮度周期性地变化 一闪一闪的 1 知道什么是交变电流2 理解交变电流产生的原理3 知道交变电流的变化规律 重点 观察交变电流的波形电网供给的交流电经过降压后能使小灯泡发光 把示波器的两个输入端接到小灯泡的两端 图甲 在荧光屏上会看到灯泡两端的电压随时间变化的曲线 如图乙所示 甲观察小灯泡两端电压的波形 乙小灯泡两端电压的波形 1 大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流 简称交流电 ac 一 交变电流 大小和方向都不随时间发生变化的电流称为恒定电流 2 电流随时间按正弦函数规律变化的交变电流称为正弦交变电流 简称正弦交流电 匀速转动发电机时 产生的电流可看做是正弦交流电 它是怎样产生的呢 二 正弦交变电流的产生和表述 b 设水平向右的匀强磁场强度为b 线圈边长分别为ab l1 bc l2 线圈绕轴转动的角速度为 在转动过程中 ab cd都切割磁感线而产生感应电动势 ab cd两边产生的感应电动势大小和方向有什么关系呢 大小相等 方向相反 因此总感应电动势e 2eab v a ab边产生的感应电动势 a b v1 v2 经过时间t ab转过的角度 速度方向如图 v与磁场方向垂直的分量 由此可得 设矩形线圈的面积为s 匝数为n令em nbs 则发电机的感应电动势 即电路中将产生按正弦规律变化的交变电流 电流随时间变化的关系是 电压随时间变化的关系是 如图所示 t 0时 0 此时的感应电动势e 0 线圈平面与磁场垂直 此位置称为中性面 在此位置 穿过线圈的磁通量最大 而磁通量的变化率为零 线圈转过90度 线框平面与磁场平行 此时穿过线框的磁通量为零 感应电动势却有最大值 将立体图转化为平面图 b s 最大 e 0i 0 中性面 b s 0 e i最大 感应电流方向b到a v b v b s n a b c d a d 判断此位置有没有感应电流 方向怎么样 v b e 0 b s 0 e最大 i最大 感应电流方向a到b 线圈与磁场平行时 最小 但线圈中的感应电动势最大 1 中性面 垂直磁场方向的平面 1 线圈经过中性面时 穿过线圈的磁通量最大 bs 但最小 ab和cd边都不切割磁感线 线圈中的感应电动势为零 2 线圈经过中性面时 电流将改变方向 线圈转动一周 两次经过中性面 电流方向改变两次 2 线圈平行于磁感线时 0 但最大 感应电动势最大 三 交流电的图像 注意观察线圈的位置和图线的变化 e t 0 em em i t 0 im im 工程技术中经常采用的交变电流还有另外的几种 如 家庭电路中的正弦交变电流 示波器中的锯齿波形扫描电压 四 几种常见交变电流波形图 电子计算机中的矩形脉冲 激光通信用的尖脉冲 例1 如图所示 下列四种情况均表示闭合线圈在匀强磁场中绕轴匀速转动 在下列情况下线圈中不能产生交流电的是 从左侧看线圈绕顺时针转动 a 例2 一矩形线圈 绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面的固定轴转动 线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图所示 下面说法中正确的是 a t1时刻通过线圈的磁通量为零b t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大c t3时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大d 每当e变换方向时 通过线圈的磁通量的绝对值最小 e t 0 t1 t2 t3 t4 em em c 例3 线圈从中性面开始转动 角速度是 线圈中的感应电动势的峰值是em 那么在任一时刻t感应电动势的瞬时值e为 若电路总电阻为 则感应电流的瞬时值 为 1 知道交变电流 ac 定义 大小和方向都随时间作周期性变化的电流 方向不随时间变化的电流为直流电 dc 2 理解交变电流产生的过程 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动产生正弦式交变电流 垂直磁场方向的平面叫做中性面 重点 3 推导和理解交变电流的变化规律 重难点 1 方向变化规律 线圈平面每经过中性面一次 感应电流的方向就改变一次 线圈转动一周 感应电流的方向改变两次 电流方向改变时 最大 0最小 感应电动势最小e 0 2 大小变化规律 按正弦规律变化 e emsin tem nbs 叫电动势的最大值 峰值 i imsin tim em r r 叫电流的最大值 峰值 u umsin tum imr叫电压的最大值 峰值 1 当线圈平面垂直于磁感线时 线圈各边都不切割磁感线 线圈中没有感应电流 这样的位置叫做 线圈平面每经过中性面一次 感应电流方向就改变一次 因此线圈转动一周 感应电流方向改变 中性面 两次 2 如图所示 线框在匀强磁场中绕轴匀速转动 由上向下看是逆时针方向 当转到图示位置时 磁通量和感应电动势大小的变化情况是 a 磁通量和感应电动势都在变大b 磁通量和感应电动势都在变小c 磁通量在变小 感应电动势在变大d 磁通量在变大 感应电动势在变小 d 3 在如图的几种电流随时间变化的图线中 属于交变电流的是 属于正弦交变电流的是 a b c d abd a 4 一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动 线圈中的感应电动势随时间的变化规律如图所示 下面说法中正确的是 a t1时刻通过线圈的磁通量为零b t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大c t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大d 每当e变换方向时 通过线圈的磁通量的绝对值都为最大