【导与练】高中物理 2.1、2.2 怎样产生交变电流 怎样描述交变电流同步教学课件 新人教版选修3.ppt

1 2 1 2 2怎样产生交变电流怎样描述交变电流 第2章交变电流与发电机 2 1 使学生理解交变电流的产生原理 知道什么是中性面 2 掌握交变电流的变化规律及表示方法 3 理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义 3 复习回顾 1 我们以前学过恒定电流 其主要特点是什么 电路中的电流与电压的大小和方向都不随时间发生变化 2 你知道冰箱和空调等家用电器所使用的电流的特点吗 其铭牌上所标示的 额定电压220v 额定频率50hz 等字样和符号是什么意义吗 4 什么是交变电流 1 直流电流 dc 方向不随时间变化的电流 2 交变电流 ac 大小和方向都随时间做周期性变化的电流 5 1 电动机与小灯泡组成闭合回路 当线框快速转动时 观察到的实验现象 小灯泡一闪一闪的 小实验 6 2 电动机与电流表组成闭合回路 当线框缓慢转动时 观察到的实验现象 7 用学生电源把照明电路中220v的交变电压变成6v或3v的低压交变电流或低压直流电 给小灯泡供电 把小灯泡的两端接入示波器的输入端 观察示波器的波形图 并思考问题 示波器显示出来的波形图分别是什么形状 8 演示 观察直流电和交变电流的波形图 9 交变电流 电流大小和方向随时间作周期性变化的电流 在前面的示波器中所显示的电流和电压随时间按正弦规律变化的交变电流就是正弦式交变电流 简称正弦式电流 根据图像分析 恒定电流和交变电流的电压大小和方向与时间的关系各有什么特点 其图像跟数学中什么函数的图像相似 电器产品的铭牌和技术资料中 常用字母 ac 或符号 表示交流 而用字母 dc 或符号 表示直流 10 交流发电机 手摇发电机 11 一 交流发电机 基本组成 用来产生感应电动势的线圈 叫电枢 用来产生磁场的磁极 12 交流发电机模型的原理简图 电刷 滑环 13 磁极 电枢 二 交流电动机的基本结构和原理 14 中性面v b 最大 0 15 a b d c e 0 1 在中性面位置 16 v2 v v1 wt wt d c a b 17 d c a b 3 线圈与磁场平行 e 2blv 18 v 线圈经过中性面 感应电流方向改变 a b 4 转过180 又在中性面位置e 0 19 动画模拟 交流发电机的工作原理 20 线圈平面与磁感线垂直的位置 1 线圈经过中性面时 穿过线圈的磁通量最大 但磁通量的变化率为零 线圈中的电动势为零 3 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 线圈经过垂直中性面时 穿过线圈的磁通量为零 但磁通量的变化率最大 线圈中的电动势为最大 中性面 21 则有 e为电动势在时刻t的瞬时值 em为电动势的最大值 峰值 三 交变电流的变化规律 以线圈经过中性面开始计时 在时刻t线圈中的感应电动势 ab和cd边切割磁感线 22 1 电动势按正弦规律变化 2 电流按正弦规律变化 3 电路上的电压按正弦规律变化 电流通过r时 成立条件 转轴垂直匀强磁场 经中性面时开始计时 且匀速转动 交变电流的变化规律 数学方法描述 23 e t 0 em em i t 0 im im 四 交流电的图像 24 五 交变电流的描述 1 周期 交变电流完成一次周期性变化所需的时间 3 角频率 线圈在磁场中转动的角速度 2 频率 交变电流一秒内完成周期性变化的次数 物理意义 表示交流电变化的快慢 关系 一个周期内交变电流方向改变两次 1 周期和频率 25 2 峰值和有效值 1 峰值 电流或电压所能达到的最大值 26 27 由于交变电流的大小和方向随时间变化 它产生的效果也随时间变化 在实际中我们常常不研究它的瞬时效果 而是只要知道交变电流在某段时间内的平均效果就可以了 那么我们怎样来衡量交变电流的平均效果呢 28 思考与讨论 如图所示电流i通过一个r 1 的电阻 它不是恒定电流 1 怎样计算通过 s内电阻r中产生的热量 2 如果有一个大小 方向都不变的恒定电流通过这个电阻r也能在 s内产生同样的热量 这个电流是多大 29 定义 根据电流的热效应来规定 让交流电与直流电分别通过相同的电阻 如果在交流的一个周期内它们产生的热量相等 就把这个直流的数值叫做这个交流的有效值 2 有效值 3 正弦交流电的有效值与最大值的关系 e u i 说明 a 以上关系式只适用于正弦或余弦交流电 b 交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值 c 交流电流表和交流电压表的读数是有效值 d 对于交流电若没有特殊说明的均指有效值 30 平均值 求通过某导体截面的电量一定要用平均值 4 峰值 最大值 有效值 平均值在应用上的区别 在求交流电的功 功率和电热时必须用交流电的有效值 峰值和有效值满足的关系 31 1 正弦交流电 2 示波器中的锯齿波扫描电压 3 电子计算机中的矩形脉冲 4 激光通信中的尖脉冲 六 交变电流的种类 32 1 我国生产和生活用交流电的周期t s 频率f hz 角速度 rad s 在1s内电流的方向变化 次 0 02 50 100 100 33 2 在如图所示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 34 3 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 t1时刻通过线圈的磁通量为零t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大每当e变换方向时 通过线圈的磁通量的绝对值都为最大 d 35 4 一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电动势的最大值为311v 线圈在磁场中转动的角速度 100 rad s 1 写出感应电动势的瞬时值表达式 2 若该发电机只与含电阻的负载组成闭合电路 电路的总电阻为100 试写出通过负载的电流强度的瞬时表达式 在t 1 120s时电流强度的瞬时值为多少 3 线圈从中性面转过180 的过程中 电动势的最大值 平均值分别是多少 36 答案 1 e 311sin100 t 2 i 3 11sin 100 1 120 3 11 1 2 1 55 a 3 em 311ve n t 2nbs 198v 37 1 掌握交变电流的产生原理 知道中性面的特点 2 掌握