高中物理-第2节-交变电流是怎样产生的课件

第2节交变电流是怎样产生的第2节交变电流是怎样产生的课标定位学习目标：1.理解交变电流的产生原理，掌握中性面的特点．2．掌握交变电流的变化规律，熟悉正弦交变电流的瞬时值表达式和图象．3．学会灵活运用正弦交变电流的图象和三角函数表达式解决问题．重点难点：1.交变电流的原理及其规律．2．交变电流图象的分析及应用．课标定位学习目标：1.理解交变电流的产生原理，掌握中性面的特

核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练第2节课前自主学案 核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练第2节课前自主学案课前自主学案一、交流发电机1．原理：由法拉第_____________可知，只要通过闭合导体的________发生变化，就可以产生感应电动势和___________2．构造：发电机主要由_____

(电枢)和_____两部分组成．3．种类电磁感应定律磁通量线圈感应电流．磁极课前自主学案一、交流发电机电磁感应定律磁通量线圈感应电流．磁磁极电枢电枢磁极磁极电枢电枢磁极二、交变电流的产生原理1．产生方法：闭合线圈在匀强磁场中绕______于磁场的轴匀速_______2．过程分析图3－2－13．中性面：线圈平面与磁场_____的位置．垂直转动．垂直二、交变电流的产生原理垂直转动．垂直思考感悟线圈转一周有几次经过中性面？电流方向改变几次？提示：线圈每转一周，两次经过中性面位置，每经过中性面位置时，电流方向改变，所以线圈每转一周，电流方向改变两次．思考感悟三、交变电流的变化规律1．正弦式交变电流：按_____规律变化的交变电流．2．函数和图象函数图象瞬时电动势：e＝Emsinωt瞬时电压：u＝Umsinωt瞬时电流：i＝Imsinωt正弦三、交变电流的变化规律函数图象瞬时电动势：e＝Emsinωt注：表达式中Em、Um、Im分别是电动势、电压和电流的最大值，而e、u、i则是这几个量的瞬时值．注：表达式中Em、Um、Im分别是电动势、电压和电流的最大值核心要点突破一、交变电流的产生原理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3－2－2所示．图3－2－2核心要点突破一、交变电流的产生原理2．过程分析：如图3－2－3所示，图甲中，导体不切割磁感线，线圈中无感应电流；图乙中，导体AB、CD垂直切割磁感线，线圈中感应电流最大，且电流方向为B→A→D→C→B；图丙中，导体又不切割磁感线，线圈中无感应电流；图丁中，导体AB，CD又垂直切割磁感线，线圈中感应电流最大，且电流方向为A→B→C→D→A；由丁图再转动又回到甲图，如此循环周而复始．2．过程分析：如图3－2－3所示，图甲中，导体不切割磁感线，图3－2－3图3－2－3高中物理-第2节-交变电流是怎样产生的课件S表示线圈的面积，S＝L1L2.上式可以写成：e＝Emsinωt.其中Em是感应电动势的最大值，也叫峰值．感应电动势按正弦规律变化，因此这种交变电流叫做正弦交流电．若从最大值位置计时，可以推导出感应电动势的余弦表达式．图3－2－4S表示线圈的面积，S＝L1L2.上式可以写成：e＝Emsin即时应用(即时突破，小试牛刀)1．(2011年温州高二检测)一个矩形线圈abcd，已知ab为L1，ad为L2，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω(从图3－2－5中位置开始)匀速转动，则线圈中感应电动势的大小为(

)图3－2－5即时应用(即时突破，小试牛刀)图3－2－5高中物理-第2节-交变电流是怎样产生的课件高中物理-第2节-交变电流是怎样产生的课件二、交变电流的“四值”的比较二、交变电流的“四值”的比较高中物理-第2节-交变电流是怎样产生的课件特别提醒：产生正弦交流电的条件：匀强磁场、转轴与磁场垂直、线圈匀速转动．与转轴位置和线圈形状无关．因此，在图3－2－6中，只要线圈的匝数n、磁感应强度B、转动角速度ω和线圈面积S一定，产生的感应电动势的最大值Em也就确定了(Em＝nBSω)．图3－2－6特别提醒：产生正弦交流电的条件：匀强磁场、转轴与磁场垂直、即时应用(即时突破，小试牛刀)2．如图3－2－7所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一匝数为N的矩形线圈，其面积为S，电阻为r，线圈两端外接一电阻为R的用电器和一个交流电压表．若线圈绕对称轴OO′以角速度ω做匀速转动，则线圈从图示位置转过90°的过程中，下列说法正确的是(

)图3－2－7即时应用(即时突破，小试牛刀)高中物理-第2节-交变电流是怎样产生的课件高中物理-第2节-交变电流是怎样产生的课件三、正弦交变电流的图象及特殊位置的特点1．用图象描述交变电流的变化规律(在中性面时t＝0)函数图象说明磁通量Φ＝Φmcosωt＝BScosωtS为线圈的面积，n为线圈的匝数，r为线圈的电阻(内阻)，R为外电阻电动势e＝Emsinωt＝nBSωsinωt电压u＝Umsinωt＝sinωt电流i＝Imsinωt＝sinωt三、正弦交变电流的图象及特殊位置的特点函数图象说明磁通量Φ＝2．图象中可以解读的信息(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i、e随时间的变化规律．2．图象中可以解读的信息3．特殊位置(时刻)物理量的特点3．特殊位置(时刻)物理量的特点即时应用(即时突破，小试牛刀)3．一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间的变化图象如图3－2－8所示，则下列说法中，不正确的是(

)图3－2－8即时应用(即时突破，小试牛刀)A．t＝0时刻，线圈平面位于中性面B．t＝0.01s时刻，穿过线圈平面的磁通量的变化率最大C．t＝0.02s时刻，线圈中有最大感应电动势D．t＝0.03s时刻，线圈中有最大感应电流A．t＝0时刻，线圈平面位于中性面解析：选A.在产生正弦交流电的过程中，穿过线圈的磁通量Φ最大时(即在中性面时)，感应电动势最小，为零；反之，当穿过线圈的磁通量最小时，产生的感应电动势和感应电流却最大．由图可知，t＝0时，Φ＝0，线圈平面与中性面垂直；t＝0.01s时，Φ＝0，感应电动势最大，即穿过线圈平面的磁通量变化率最大；t＝0.02s时，Φ＝0，感应电动势最大；t＝0.03s与t＝0.01s时的感应电流相等，都为最大值．解析：选A.在产生正弦交流电的过程中，穿过线圈的磁通量Φ最大课堂互动讲练类型一对中性面特点的认识在交变电流的产生实验中，关于中性面，下列说法不正确的是(

)A．此时线圈各边都不切割磁感线，感应电流等于零B．磁感线垂直于该时刻的线圈平面，所以磁通量最大，磁通量的变化率最大C．线圈平面每次经过中性面时，感应电流的方向一定会发生改变D．线圈平面处于跟中性面垂直的位置时，磁通量的变化率最大，感应电动势、感应电流均最大，电流方向不变例1课堂互动讲练类型一对中性面特点的认识高中物理-第2节-交变电流是怎样产生的课件【答案】

B【答案】B类型二交变电流瞬时值的计算例2类型二交变电流瞬时值的计算例2图3－2－9图3－2－9高中物理-第2节-交变电流是怎样产生的课件【答案】

(1)e＝50sin10πtV

(2)43.3V【方法总结】交变电流瞬时表达式问题的破解程序：①观察线圈的转动轴是否与磁感线垂直；②从中性面开始计时，电动势是按正弦规律变化；从线圈转到与磁感线平行时开始计时，电动势是按余弦规律变化；③计算电动势最大值和角速度ω，写出电动势的瞬时表达式．【答案】(1)e＝50sin10πtV(2)43.3类型三交变电流图象的理解及应用例3(2010年高考广东理综卷改编)如图3－2－10是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的(

)图3－2－10类型三交变电流图象的理解及应用例3(201A．周期是0.01sB．最大值是311VC．有效值是311VD．表达式为u＝220sin100πt(V)A．周期是0.01s【答案】

B【答案】B变式训练一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的交变电动势的图象如图3－2－11所示，则(

)图3－2－11变式训练一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的交变电动势高中物理-第2节-交变电流是怎样产生的课件高中物理-第2节-交变电流是怎样产生的课件第2节交变电流是怎样产生的第2节交变电流是怎样产生的课标定位学习目标：1.理解交变电流的产生原理，掌握中性面的特点．2．掌握交变电流的变化规律，熟悉正弦交变电流的瞬时值表达式和图象．3．学会灵活运用正弦交变电流的图象和三角函数表达式解决问题．重点难点：1.交变电流的原理及其规律．2．交变电流图象的分析及应用．课标定位学习目标：1.理解交变电流的产生原理，掌握中性面的特

核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练第2节课前自主学案 核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练第2节课前自主学案课前自主学案一、交流发电机1．原理：由法拉第_____________可知，只要通过闭合导体的________发生变化，就可以产生感应电动势和___________2．构造：发电机主要由_____

(电枢)和_____两部分组成．3．种类电磁感应定律磁通量线圈感应电流．磁极课前自主学案一、交流发电机电磁感应定律磁通量线圈感应电流．磁磁极电枢电枢磁极磁极电枢电枢磁极二、交变电流的产生原理1．产生方法：闭合线圈在匀强磁场中绕______于磁场的轴匀速_______2．过程分析图3－2－13．中性面：线圈平面与磁场_____的位置．垂直转动．垂直二、交变电流的产生原理垂直转动．垂直思考感悟线圈转一周有几次经过中性面？电流方向改变几次？提示：线圈每转一周，两次经过中性面位置，每经过中性面位置时，电流方向改变，所以线圈每转一周，电流方向改变两次．思考感悟三、交变电流的变化规律1．正弦式交变电流：按_____规律变化的交变电流．2．函数和图象函数图象瞬时电动势：e＝Emsinωt瞬时电压：u＝Umsinωt瞬时电流：i＝Imsinωt正弦三、交变电流的变化规律函数图象瞬时电动势：e＝Emsinωt注：表达式中Em、Um、Im分别是电动势、电压和电流的最大值，而e、u、i则是这几个量的瞬时值．注：表达式中Em、Um、Im分别是电动势、电压和电流的最大值核心要点突破一、交变电流的产生原理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3－2－2所示．图3－2－2核心要点突破一、交变电流的产生原理2．过程分析：如图3－2－3所示，图甲中，导体不切割磁感线，线圈中无感应电流；图乙中，导体AB、CD垂直切割磁感线，线圈中感应电流最大，且电流方向为B→A→D→C→B；图丙中，导体又不切割磁感线，线圈中无感应电流；图丁中，导体AB，CD又垂直切割磁感线，线圈中感应电流最大，且电流方向为A→B→C→D→A；由丁图再转动又回到甲图，如此循环周而复始．2．过程分析：如图3－2－3所示，图甲中，导体不切割磁感线，图3－2－3图3－2－3高中物理-第2节-交变电流是怎样产生的课件S表示线圈的面积，S＝L1L2.上式可以写成：e＝Emsinωt.其中Em是感应电动势的最大值，也叫峰值．感应电动势按正弦规律变化，因此这种交变电流叫做正弦交流电．若从最大值位置计时，可以推导出感应电动势的余弦表达式．图3－2－4S表示线圈的面积，S＝L1L2.上式可以写成：e＝Emsin即时应用(即时突破，小试牛刀)1．(2011年温州高二检测)一个矩形线圈abcd，已知ab为L1，ad为L2，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω(从图3－2－5中位置开始)匀速转动，则线圈中感应电动势的大小为(

)图3－2－5即时应用(即时突破，小试牛刀)图3－2－5高中物理-第2节-交变电流是怎样产生的课件高中物理-第2节-交变电流是怎样产生的课件二、交变电流的“四值”的比较二、交变电流的“四值”的比较高中物理-第2节-交变电流是怎样产生的课件特别提醒：产生正弦交流电的条件：匀强磁场、转轴与磁场垂直、线圈匀速转动．与转轴位置和线圈形状无关．因此，在图3－2－6中，只要线圈的匝数n、磁感应强度B、转动角速度ω和线圈面积S一定，产生的感应电动势的最大值Em也就确定了(Em＝nBSω)．图3－2－6特别提醒：产生正弦交流电的条件：匀强磁场、转轴与磁场垂直、即时应用(即时突破，小试牛刀)2．如图3－2－7所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一匝数为N的矩形线圈，其面积为S，电阻为r，线圈两端外接一电阻为R的用电器和一个交流电压表．若线圈绕对称轴OO′以角速度ω做匀速转动，则线圈从图示位置转过90°的过程中，下列说法正确的是(

)图3－2－7即时应用(即时突破，小试牛刀)高中物理-第2节-交变电流是怎样产生的课件高中物理-第2节-交变电流是怎样产生的课件三、正弦交变电流的图象及特殊位置的特点1．用图象描述交变电流的变化规律(在中性面时t＝0)函数图象说明磁通量Φ＝Φmcosωt＝BScosωtS为线圈的面积，n为线圈的匝数，r为线圈的电阻(内阻)，R为外电阻电动势e＝Emsinωt＝nBSωsinωt电压u＝Umsinωt＝sinωt电流i＝Imsinωt＝sinωt三、正弦交变电流的图象及特殊位置的特点函数图象说明磁通量Φ＝2．图象中可以解读的信息(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i、e随时间的变化规律．2．图象中可以解读的信息3．特殊位置(时刻)物理量的特点3．特殊位置(时刻)物理量的特点即时应用(即时突破，小试牛刀)3．一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间的变化图象如图3－2－8所示，则下列说法中，不正确的是(

)图3－2－8即时应用(即时突破，小试牛刀)A．t＝0时刻，线圈平面位于中性面B．t＝0.01s时刻，穿过线圈平面的磁通量的变化率最大C．t＝0.02s时刻，线圈中有最大感应电动势D．t＝0.03s时刻，线圈中有最大感应电流A．t＝0时刻，线圈平面位于中性面解析：选A.在产生正弦交流电的过程中，穿过线圈的磁通量Φ最大时(即在中性面时)，感应电动势最小，为零；反之，当穿过线圈的磁通量最小时，产生的感应电动势和感应电流却最大．由图可知，t＝0时，Φ＝0，线圈平面与中性面垂直；t＝0.01s时，Φ＝0，感应电动势最大，即穿过线圈平面的磁通量变化率最大；t＝0.02s时，Φ＝0，感应电动势最大；t＝0.03s与t＝0.01s时的感应电流相等，都为最大值．解析：选A.在产生正弦交流电的过程中，穿过线圈的磁通量Φ最大课堂互动讲练类型一对中性面特点的认识在交变电流的产生实验中，关于中性面，下列说法不正确的是(

)A．此时线圈各边都不切割磁感线，感应电流等于零B．磁感线垂直于该时刻的线圈