认识交变电流

关于认识交变电流2.法拉第电磁感应定律(1)内容：电路中感应电动势的大小E，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。(2)公式：上章知识回顾第2页,共44页，2024年2月25日，星期天磁电磁通量变化新课引入只要闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产生第3页,共44页，2024年2月25日，星期天2-1、认识交变电流第4页,共44页，2024年2月25日，星期天第5页,共44页，2024年2月25日，星期天第6页,共44页，2024年2月25日，星期天电流方向不变的电流称为直流第7页,共44页，2024年2月25日，星期天

强弱和方向都随时间周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流。0t1t2t3t4

t

i这是按正弦规律变化的交变电流，称为正弦交流电

一、交变电流第8页,共44页，2024年2月25日，星期天工具：示波器（观察波形图）第9页,共44页，2024年2月25日，星期天常见交流电的波形正弦波尖波矩形波锯齿波第10页,共44页，2024年2月25日，星期天例．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。tiABCDABD第11页,共44页，2024年2月25日，星期天二、交变电流的产生第12页,共44页，2024年2月25日，星期天实验现象1)观察到的实验现象？两个发光二极管交替闪亮2)说明了什么问题？说明电流的大小和方向都在变化，产生了交流电第13页,共44页，2024年2月25日，星期天交流电是由交流发电机产生的。第14页,共44页，2024年2月25日，星期天如图，矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的四个过程第15页,共44页，2024年2月25日，星期天第16页,共44页，2024年2月25日，星期天第17页,共44页，2024年2月25日，星期天第18页,共44页，2024年2月25日，星期天第19页,共44页，2024年2月25日，星期天①何时磁通量最大？何时磁通量最小？②何时电动势最大？何时电动势最小？③线圈中的电流大小和方向如何变化？看完了整个转动过程，请总结规律。第20页,共44页，2024年2月25日，星期天

第21页,共44页，2024年2月25日，星期天(甲)

B⊥S，φ最大，各边不切割磁感线，无感应电流——这个位置称为中性面E=0,I=0，Φ有最大值第22页,共44页，2024年2月25日，星期天B∥S，φ=0，a（b）d（c）垂直切割，E最大,感应电流最大,电流方向a→b该面称为峰值面(乙)第23页,共44页，2024年2月25日，星期天为了能更方便地说明第③个问题，我们将立体图转化为平面图来分析。线圈在转动过程中，电路中电流的大小和方向都在不断改变，交变电流就是这样产生的。abcd电流增大abcd电流减小dcba电流增大dcba电流减小第24页,共44页，2024年2月25日，星期天总结：两个特定位置的特点图示概念中性面位置与中性面垂直的位置线圈转动一周电流方向改变两次第25页,共44页，2024年2月25日，星期天练习例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，各边不切割磁感线CD第26页,共44页，2024年2月25日，星期天练习2：一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第27页,共44页，2024年2月25日，星期天练习3：某线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过它的磁通量Φ随时间的变化规律可用图象表示，那么在图中（）A．t1和t3时刻，穿过线圈磁通量的变化率最大B．t2时刻，穿过线圈的磁通量变化率为零C．t3时刻，线圈中的感应电动势为零D．t4时刻，线圈中的感应电动势达最大值CD第28页,共44页，2024年2月25日，星期天线圈转过角度：d(c)速度方向跟磁感线夹角：切割磁感线的有效速度：d(c)边感应电动势：线圈中感应电动势ωtωtV有=vsinθ=1∕2wLʹsin(wt)ab、dc边长L;ad、bc边长L';磁感应强度为B;角速度为ω.edc=BLV有=BLL'ωsin(ωt)12e=BLL'ωsin(ωt)=BSωsin(ωt)1.用函数表达式描述交变电流第29页,共44页，2024年2月25日，星期天表达式e=BSωsinωte随时间而变化,不同时刻有不现的数值,某时刻的电动势的值叫瞬时值.线圈有N匝时,可见在匀强磁场中，匀速转动的线圈中产生的感应电动势是按正弦规律变化的。这样的交变电流叫正弦交流电.设整个回路的电阻为R，则电路的感应电流为

瞬时值第30页,共44页，2024年2月25日，星期天由表达式e=BSωsinωt可知最大值（峰值）Em=_________;用R表示闭合电路的总电阻，用Im表示峰值，i表示感应电流的瞬时值，则Im=NBSω/Ri=Imsinωt

当线圈转到线圈平面和磁感线平行时,电动势最大.NBSωEm=NBSω，即仅由匝数N，线圈面积S，磁感强度B和角速度ω四个量决定。与轴的具体位置，线圈的形状及线圈是否闭合无关.第31页,共44页，2024年2月25日，星期天如果把线圈和电阻组成闭合电路，设线圈的电阻为r，外接电阻为R，则电路的外电压的瞬时值为

R外SEr~R=R外+r即u=Umsinωt

第32页,共44页，2024年2月25日，星期天eoEmT/42T/43T/4Tπ/2π3π/22πωtt交流电的图像

第33页,共44页，2024年2月25日，星期天开始位置名称公式图象中性面瞬时电动势瞬时电流瞬时电压i=Imsinωte=Emsinωtu=Umsinωt交变电流的描述eEm-Emt0iIm-Imt0uUm-Umt0第34页,共44页，2024年2月25日，星期天1、如图所示，面积均为S的单匝线圈绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动，能产生正弦交变电动势e＝BSωsinωt的图是 (

)A第35页,共44页，2024年2月25日，星期天2、某台家用柴油发电机正常工作时能够产生与我国照明电网相同的交变电流．现在该发电机出现了故障，转子匀速转动时的转速只能达到正常工作时的一半，则它产生的交变电动势随时间变化的图象是（）B第36页,共44页，2024年2月25日，星期天3.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势e－t图象如图所示，则()A．t1、t3时刻线圈通过中性面B．t2、t4时刻线圈中磁通量最大C．t1、t3时刻线圈中磁通量变化率最大D．t2、t4时刻线圈平面与中性面垂直AD第37页,共44页，2024年2月25日，星期天4、矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，所产生的交变电流的图象如图所示，下列说法中正确的是(

)A．在t1、t3时刻线圈处于中性面位置B．在t2、t4时刻穿过线圈的磁通量为零C．在t1时刻到t4时刻线圈转过的角度为πD．若从0时刻到t4时刻经过0.02s，则在1s内交变电流的方向改变100次D第38页,共44页，2024年2月25日，星期天5.有一个正方形线圈的匝数为10匝，边长为20cm，线圈总电阻为1Ω，线圈绕OO′轴以n=300r/min的转速匀速转动，如图，匀强磁场的磁感应强度为0.5T，当线圈平面通过中性面时开始计时，试求：(1)线圈中瞬时感应电动势的表达式；(2)由t=0到t=T/2过程中的平均感应电动势的大小？在此过程中通过线圈某一截面的电荷量？(3)若线圈平面平行磁感线时开始计时，求线圈在t=T/6时刻的电动势大小；第39页,共44页，2024年2月25日，星期天6.(2012·潍坊模拟)如图所示，单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈轴线OO′与磁场边界重合，线圈绕OO′轴逆时针匀速转动，t=0时刻线圈平面与磁场方向垂直，规定电流方向沿adcba为正方向，则线圈内感应电流随时间变化的图象是()A第40页,共44页，2024年2月25日，星期天7.(2012·厦门模拟)如图所示,矩形线圈abcd在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动,当线圈平面转到与磁场方向平行时()A.线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流B.线圈绕P1转动时的电动势小于绕P2转动时的电动势C.线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同,都是a→b→c→dD.线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc边受到的安培力A第41页,共44页，2024年2月25日，星期天变式训练8

如图甲所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO′以角速度ω逆时针匀速转动．若以线圈平面与磁场夹角θ＝45°时(如图乙)为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正．则图的四幅图中正确的是()D第42页,共44页，2024年2月25日，星期天9．[瞬时值表达式的书写]如图4所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图