2019-2020学年高中物理 第5章 交变电流 1 交变电流课件 新人教版选修3-2

本章在电磁感应的基础上讲述了线圈在匀强磁场中转动产生交变电流的规律，以及交变电流的输送问题，在学习中重点掌握六个概念，四个值的应用，三个规律，三个元件对交变电流的作用，两个损失等六个概念指交变电流、瞬时值、有效值、峰值、平均值、理想变压器；四个值的应用指瞬时值、有效值、峰值、平均值的应用；,三个规律指正弦式交变电流的变化规律、理想变压器的基本规律、电能输送的规律；三个元件对交变电流的作用指电阻、电容器、电感线圈对交变电流的作用；两个损失指高压输电过程的电压、电功率的损失计算,本章的重点内容如下：(1)用实验法研究交变电流的产生和电感、电容对交变电流的作用；(2)用等效替代法分析计算交变电流的有效值；(3)用理想化模型理解理想变压器的原理；(4)用能量守恒法分析变压器及远距离输电问题；(5)用制约法分析交变电流的动态变化问题.,1交变电流,同学们，上一章我们学习了电磁感应的有关规律，首先请大家回顾一下有关知识，然后回答下面的几个问题：,1下列说法中正确的是()a穿过线圈的磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大b穿过线圈的磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大c穿过线圈的磁通量不变，线圈中产生的感应电动势恒为定值d穿过线圈的磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势一定越大,【答案】d【解析】穿过线圈的磁通量变化大，磁通量变化不一定快，故线圈中产生的感应电动势不一定大，故a错误；穿过线圈的磁通量大，磁通量变化不一定快，故线圈中产生的感应电动势不一定大，故b错误；穿过线圈的磁通量不变，根据法拉第电磁感应定律，线圈中产生的感应电动势为零，故c错误；根据法拉第电磁感应定律，对于同一个线圈，穿过线圈的磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势一定越大，故d正确,2如图甲，线圈ab、cd绕在同一软铁芯上在ab线圈中通以变化的电流，用示波器测得线圈cd间电压如图乙所示，已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比，则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中，可能正确的是(),【答案】c,一、交变电流1大小和方向随时间做_变化的电流叫交变电流，简称_2_不随时间变化的电流称为直流_、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流3对直流电流和交变电流的区分主要是看电流_是否变化,周期性,交流电,方向,大小,方向,二、交变电流的产生1正弦式交变电流的产生将闭合线圈置于_磁场中，并绕垂直于_方向的轴_转动2正弦式交变电动势瞬时值表达式(1)当从中性面开始计时：e_；(2)当从与中性面垂直的位置开始计时：e_.3正弦式交变电动势的峰值表达式em_，与线圈的形状及转动轴的位置_(填“有关”或“无关”),匀强,磁场,匀速,nsb,无关,垂直,最大,0,0,0,平行,0,最大,最大,最大,由电池产生的电流，是大小和方向保持不变的直流电，现实生活中所用的也是直流电吗？它的产生原理是什么？【答案】现实生活中所用的是交流电，是通过线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴匀速转动产生的.,1产生条件：在匀强磁场中，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动2交变电流的方向(1)线圈每经过中性面一次，线圈中感应电流就要改变方向(2)线圈转一周，感应电流方向改变两次,交变电流的产生,3线圈处于中性面位置时的特点：磁通量最大，但磁通量的变化率为零，感应电动势为零；线圈平面与中性面垂直时的特点：磁通量为零，但磁通量的变化率最大，感应电动势最大,例1矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面的轴匀速转动时产生了交变电流，下列说法正确的是()a当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大b当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零c每当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流方向就改变一次d线框经过中性面时，各边切割磁感线的速度为零,1(多选)下列各图中，线圈中能产生交变电流的有(),【答案】bcd【解析】线框在匀强磁场中绕垂直磁场的轴匀速转动，可以产生交变电流,1瞬时值表达式的推导若线圈平面从中性面开始转动，如图，则经时间t:,正弦式交变电流的变化规律,若线圈从中性面开始计时，eemsint.若线圈从位于与中性面垂直的位置开始计时，eemcost，所用瞬时值表达式与开始计时的位置有关2峰值表达式由enbssint可知，电动势的峰值emnbsnm，与线圈的形状及转轴位置无关,例2有一个正方形线圈的匝数为10匝，边长为20cm，线圈总电阻为1，线圈绕oo轴以10rad/s的角速度匀速转动，如图所示，匀强磁场的磁感应强度为0.5t，求：,(1)该线圈产生的交变电流电动势的峰值、电流的峰值分别是多少？(2)若从中性面位置开始计时，写出感应电动势随时间变化的表达式；(3)线圈从中性面位置开始，转过30时，感应电动势的瞬时值是多大？,2(多选)如图所示，矩形线圈abcd放在匀强磁场中，adbcl1，abcdl2.从图示位置起该线圈以角速度绕不同转轴匀速转动，则(),【答案】cd【解析】以o1o1为轴转动时，磁通量不变，不产生交变电流无论以oo为轴还是以ab为轴转动，感应电动势的最大值都是bl1l2.由于是从与磁场平行的面开始计时，产生的是余弦交变电流，故c、d正确,1对交变电流图象的认识如图所示，正弦交变电流随时间变化情况可以从图象上表示出来，图象描述的是交变电流的电动势、电流、电压随时间变化的规律，它们是正弦曲线,如何正确认识和应用正弦式交变电流图象,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,例3(2018河池名校期末)一个闭合矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，产生的感应电流如图所示由该图可得出的正确判断是()a0.01s时，线圈平面处于中性面位置b0.02s时，线圈平面与磁感线平行c该交变电流的周期为0.03sd1s内电流的方向变化50次,解析：由图象可知，0.01s时，感应电流为零，则感应电动势为零，磁通量最大，线圈平面处于中性面位置，故a正确；由图象可知，0.02s时，感应电流为零，则感应电动势为零，磁通量最大，线圈平面处于中性面位置，故b错误；由图象可知，t0.02s，故c错误；由图可知0.01s电流方向改变一次，所以1秒内线圈中感应电流的方向变化100次，故d错误答案：a,at0时刻，线圈平面与中性面垂直bt0.01s时刻