5.1《交变电流》.ppt

新课标人教版课件系列 高中物理 选修3 2 5 1 交变电流 5 1交变电流 第五章交变电流 知识回顾如何在一个矩形线框中产生感应电流 请运用电磁感应的知识 设计一个发电机模型 设计 让矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动 转子 定子 演示1 观察小灯泡的发光情况 一 交变电流 做一做 演示2 观察二极管的发光情况 G 概念 1 交变电流 大小和方向都随时间做周期性的变化 简称交流 AC 2 直流电 方向不随时间变化的电流 DC 恒定电流 大小和方向不随时间变化的电流 观察下列几个电流与时间的图象 判断哪些是交变电流 1 2 5 二 交变电流的产生 阅读P32并回答下列问题 问题1 在线圈转动过程中 哪些边在做切割磁感线运动 问题2 这两条边是否一直在做切割磁感线运动 ab cd边 二 交变电流的产生 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动 中性面 B S 最大 E 0 I 0 特点 B V 问题3 若单匝线框所处位置与中性面垂直 设磁感应强度大小为B ab边和cd边长均为L1 ad边和bc边长为L2 线框绕垂直于磁场并且过ad和bc边中点的轴旋转 角速度大小为 问 ab边和cd边切割磁感线产生的电动势分别是多大 中性面 Eab BL1V1 BL1 Ecd BL1V2 BL1 问题4 整个单匝线框在与中性面垂直位置时产生的感应电动势是多大 E Eab Ecd BL1 BL1 BL1L2 BS 思考 磁通量是多大 中性面 特点 B S 0 E最大 I最大 问题 若单匝线框从中性面开始以角速度 转动 经过一段时间t 在这一时刻整个线框产生的电动势又是多大 ab cd L1 bc ad L2 磁感强度为B 中性面 a b c d t 中性面 瞬时值 e eab ecd BL1v1 BL1v2 BL1L2 sin BL1L2 sin t Bs sin t Emsin t 峰值 瞬时值 峰值 问题 若n匝线框从中性面开始转动 经过一段时间t 在这一时刻整个线框产生的电动势又是多大 中性面 思考 交变电流的方向 线圈每经过一次中性面 感应电流的方向就改变一次 线圈每转动一周 感应电流的方向改变两次 问题 线圈转动一周 电流方向改变多少次 问题 线圈转动一周 经过中性面多少次 线圈每转动一周 两次经过中性面 三 交变电流的变化规律 瞬时值 Em nBS 峰值 线圈每经过一次中性面 感应电流的方向就改变一次 线圈每转动一周 感应电流的方向改变两次 问题 若有n匝线框在匀速转动 产生的瞬时电动势若整个线框的总电阻为r 外电阻为R 则通过电阻的电流和电阻两端的电压分别是多少 四 交变电路中的电流及电压 问题8 前面是用表达式表示交流电的变化规律 怎样用图象表示交流电的变化规律 五 交流电的图像 作图时规定感应电动势正方向为dcbad 思考 如果从与中性面垂直的面开始计时电动势的图像如何 思考 若线框从垂直中性面开始计时 在t时刻线圈中的感应电动势 并画出图象 e nBs cos t Emcos t Em 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 六 交流发电机 1 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2 种类 旋转电枢式发电机 旋转磁极式发电机转动的部分叫转子 不动的部分叫定子 例 如图所示 匀强磁场的磁感应强度B 2T 匝数n 6的矩形线圈abcd绕中心轴OO 匀速转动 角速度 200rad s 已知ab 0 1m bc 0 2m 1 感应电动势的最大值 2 设时间t 0时线圈平面与磁感线垂直 写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式 例 线圈在匀强磁场中匀速转动 产生交变电流的图象如图所示 由图示可知 A 在A和C时刻线圈处于磁通量变化率最大位置B 在A和C时刻穿过线圈的磁通量为最大C 在B时刻到D时刻线圈转过的角度为 弧度D 若从B时刻到D时刻经过0 01s 则在1s内交变电流的方向改变100次 ACD 本节课小结 2 正弦式交变电流的规律 从中性面开始计时 3 中性面的特点 1 交变电流 其中 大小和方向都随时间做周期性的变化 磁通量最大为 m e 0 电流方向改变 回顾解释 演示1 中小灯泡为什么会闪亮 一个周期中闪亮几次 两次 类比延伸 如图所示 ABC是由均匀细导线制成面积为S的等边三角形线框 它以AC为转轴 在磁感应强度为B的恒定的匀强磁场中以恒定的角速度 转动 俯视为逆时针旋转 磁场方向与AC垂直指向纸内 请写出从这一时间开始计时 感应电动势随时间变化的关系式 e nBS sin t n 1 思考 通过线圈在磁场中绕垂直于磁场的轴旋转切割产生的电动势与线圈的形状是否有关 无关 1 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e随时间t的变化如图所示 下面说法中正确的 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转换方向时 通过线圈的磁通量的绝对值都为最大 D 巩固练习 2 交流发电机有两种 即 其中转动的部分叫 不动的部分叫 发电机转子是由 或其它动力机带动 旋转磁极式 旋转电枢式 转子 定子 水轮机 蒸汽轮机 3 一台发电机在产生正弦式电流 如果发电机电动势的峰值为Em 400V 线圈匀速转动的角速度为 314rad s 试写出电动势瞬时值的表达式 如果这个发电机的外电路只有电阻元件 总电阻为200