交变电流高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

公路旁、旷野上，坚实的铁架托着、吊着粗大的金属线，仿佛由天际而来，向天际而去……这些由发电厂、变电站而来的输电线，将电能输送到乡村、工厂，输送到千家万户。电，每时每刻都在为人类做着巨大贡献。来自发电厂的电有什么特性?我们怎样才能更好地利用它？这一章我们就来学习与此相关的内容。第三章《交变电流》3.1交变电流用电压传感器观察电池供给的电压波形用电压传感器观察学生电源交流挡供给的电压波形演示大小方向都不变大小方向周期性变化恒定电流交变电流两种电压波形图有什么区别？一、交变电流1.交流：大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流（AC）

2.直流：方向不随时间变化的电流，称为直流（DC）

(注：恒定电流：大小和方向都不随时间变化的电流)例1、下图画出了6种电流随时间变化的图象，这6个图中的电流i都随时间做周期性变化，其中属于交变电流的是it(6)谁是直流？谁是交流？交流直流恒定电流直流交流交流交流

说明：转动的线圈里产生了大小和方向都随时间做周期性变化的交变电流

二、交变电流的产生1.产生：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动假定线圈沿逆时针方向匀速转动A(B)D(C)特点：B⊥SΦ最大E=0I=02.过程分析A(B)D(C)B∥SΦ=0E最大I最大D-C-B-A-DD(C)A(B)BB⊥SΦ最大E=0I=0D(C)A(B)BB∥SΦ=0E、I最大中性面中性面A-B-C-D-AA(B)D(C)B⊥SΦ最大E=0I=0中性面垂直磁场方向的平面叫做中性面。（1）中性面：线圈平面与磁感线垂直的位置①线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零（不切割），线圈中的电动势为零②线圈每经中性面一次，感应电流方向就要改变一次，线圈转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次

线圈经过垂直中性面时，穿过线圈的磁通量为零，但磁通量的变化率最大（垂直切割），线圈中的电动势为最大。3.两个特殊位置（2）垂直中性面位置（S∥B）

如图以线圈经过中性面开始计时,发电机转子导线框共有N匝，线框长ab为L1，宽ad为L2，转子的转动角速度为ω,磁极间的磁感应强度为B。试导出发电机的瞬时电动势e的表达式。三、交变电流的变化规律线圈从中性面开始转动，如右图所示，则经过时间t：1.线圈转过的角度：2.ab边的线速度跟磁感线方向的夹角：3.ab边转动的线速度大小：4.ab边产生的感应电动势（设线圈面积为S）：5.整个线圈产生的感应电动势：6.若线圈给外电阻R供电，设线圈本身电阻为r，则闭合回路中的电流i是多少？7.R两端的电压呢？三、交变电流的变化规律三、交变电流的变化规律这种按正弦规律变化的交变电流叫做正弦式交变电流，简称正弦式电流。从两个特殊位置开始计时瞬时值的表达式eoemT/42T/43T/4Tπ/2π3π/22πωtt(以线圈在中性面位置开始计时)四、交变电流的图像四、交变电流的图像互余(以线圈在中性面位置开始计时)(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五、交变电流的种类1、构造2、种类①用来产生感应电动势的线圈（叫电枢）②用来产生磁场的磁极①旋转电枢式发电机（电枢动磁极不动）②旋转磁极式发电机（磁极动电枢不动）无论哪种发电机，转动的部分叫转子，不动的部分叫定子六、交流发电机1、交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。3、交变电流的变化规律：（1）方向变化规律-------线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次；线圈转动一周，感应电流的方向改变两次。

（2）大小变化规律-------按正弦规律变化：

e=EmsinωtEm=NBSω叫电动势的最大值

i=ImsinωtIm=Em/R叫电流的最大值u=UmsinωtUm=ImR叫电压的最大值

小结2、矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动例2、闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，转速为240r/min，若线圈平面转至与磁场平行时的电动势为2V，求从中性面开始计时，(1)产生的交流电动势的表达式；(2)电动势的峰值；(3)从中性面起经s，交流电动势的大小。

例3、如图,线圈的面积2×103cm2，共100匝。处在B=0.5T的匀强磁场中，以100πrad/s的角速度匀速转动，已知线圈电阻为1Ω，外接电阻为9Ω。以图示位置为计时零点，写出电流的表达式。例3、如图所示,交流发电机的矩形线圈边长ab=cd=0.4m,ad=bc=0.2m,线圈匝数N=100,电阻r=1Ω,线圈在磁感强度为0.2T的匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以=