山东省青岛国开中学高中物理新人教版选修3-2课件：第五章5.1《交变电流》

第一节交变电流转子电刷电刷定子【演示1】观察小灯泡的发光情况“亮”、“闪”闪:亮:通过灯泡电流大小是变化说明有电流通过灯泡

线框中产生的感应电流强度大小是变化的【演示2】观察二极管的发光情况交替发光通过二极管的电流方向是周期性变化的线框中产生的感应电流方向是变化的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zxxkit0(2)it0(1)it0(3)i0t(4)i0t(5)（1）（2）（5）问题1.在线圈转动过程中,哪些边在切割?a(b)(c)dv5v6acdHFb问题2.这两条边是否一直在切割?中性面的概念思考:在这个位置磁通量是多大?电动势是零此时线圈所在的平面叫做中性面a(b)(c)dv1v2abcdHF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ω.问:ab边和cd边切割产生的电动势分别是多大?acdHFzxxka(b)(c)dv5v6acdHF中性面问题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?a(b)(c)dv5v6E

=Eab+Ecd=BL1v5+BL1v6=BL1L2ω=Bsω思考:磁通量是多大?acdHF中性面zxxk问题5.若单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?acdHF问题5.若单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?θV3V4acdHF中性面zxxkθV3V4θθV3⊥V3∥V4∥V4⊥acdHFb(θ=ωt)中性面瞬时值瞬时值峰值问题6.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?θV3V4acdHFb中性面问题7.若有n匝线框在匀速转动,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?θV3V4vui中性面瞬时值瞬时值峰值峰值问题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?cbdaaaaabbbddddccctωtT3T/4T/2T/4O3π/2ππ/22πeEm=nBsωEm作图时规定感应电动势正方向为dcbadcbdaaaaabbbddddccctωtT3T/4T/2T/4O3π/2ππ/22πiImcbdaaaaabbbddddccc作图时规定感应电流正方向为dcbad思考：线圈在什么位置电流方向会发生改变？

小结:

通过以上分析可知：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，可以得到按正弦规律变化的交变电流,这种交变电流叫做正弦式交变电流,简称正弦式电流.

在目前的电力系统中应用的大多是正弦式电流.

【例１】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ω=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；abcdOO/B例２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π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Φm；

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?tωtT3T/4T/2T/4O3π/2ππ/22πuUmt1t2t3t4U1-U11、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、如图，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，转速n=50r/s。已知ab=0.1m，bc=0.2m，线圈的总电阻R=12Ω，试求：（1）线圈中感应电动势和感应电流的最大值；（2）当ωt=30°时，线圈中感应电动势和感应电流的瞬时值各是多大？abcdOO/B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=nBsωcosωt=EmcosωttωtT3T/4T/2T/4O3π/2ππ/22πeEm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ω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.×××××