3.1 交变电流 课件-高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册-1

第三章交变电流第一节:交变电流1.电流如何形成？大小？标矢性？电流有大小、方向，为标量一.电流种类1.直流电流(DC):3.恒定电流:2.交变电流(AC):你还记得吗？ItItIt甲

乙

丙试一试：请分析甲、乙、丙情况属于交流的是？电流方向不随时间变化的电流.大小和方向都不随时间变化的电流方向随时间做周期性变化的电流(交流).问题：交变电流如何产生的？二.交变电流产生1.产生:闭合矩形线圈置于匀强磁场中,并绕垂直磁场方向的轴匀速转动两个特殊位置:中性面:平行面:与B平行的平面,S//B与B垂直的平面,SB思考:转动过程中线圈中Φ如何变化？电流方向如何？转动过程磁通量变化电流方向甲→乙减小B→A→D→C乙→丙增大B→A→D→C丙→丁减小A→B→C→D丁→甲增大A→B→C→D2.产生过程注明:若线圈不动，磁场转动也可产生交流问题1:线圈在哪个位置磁通量最大？该位置有何特点？中性面特点:Φ有最大值。ΔΦ/Δt为零,E＝0,I=0.问题2:线圈在哪个位置磁通量最小？该位置有何特点？问题3:线圈转动一周.电流方向改变几次？平行面特点:Φ有最小值。ΔΦ/Δt为最大,Em，Im.线圈转动一周电流方向改变2次，在中性面位置改变1.交流发电机发电示意图如图所示，线圈转动过程中，下列说法正确的是()A.转到图甲位置时，通过线圈的磁通量变化率最大B.转到图乙位置时，线圈中产生的感应电动势为零C.转到图丙位置时，线圈中产生的感应电流最大D.转到图丁位置时，AB边感应电流方向为A→BD2.(多选)矩形线圈的面积为S，匝数为N，在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω匀速转动。如图所示，当转到线圈平面与磁场垂直位置时()A.线圈中的电动势为0B.线圈中的电动势为NBSωC.穿过线圈的磁通量为0D.线圈不受安培力作AD回顾1.交流如何产生？2.什么是中性面、平行面？3.线框在中性面、平行面有何特点？4.线框转动一周，电流方向改几次？闭合矩形线圈置于匀强磁场中,并绕垂直磁场方向的轴匀速转动中性面:平行面:与B平行的平面,S//B与B垂直的平面,SB中性面特点:Φ有最大值。ΔΦ/Δt为零,E＝0,I=0.平行面特点:Φ有最小值。ΔΦ/Δt为最大,Em，Im.在哪个位置开始改变？设线圈从中性面开始转动,角速度是ω,线框ABCD为正方形，边长L,磁感应强度为B。经过时间t到实线位置三.交变电流的变化规律ωt(中性面开始计时)(1)线圈转过的角度:(2)线速度与磁场方向夹角:(3)线速度大小:v=ωL/2(4)AB边产生的感应电动势(设线圈面积为S)(5)整个线框产生的电动势？ωt三.交变电流的变化规律(1)从中性面位置开始计时1.电动势瞬时值:2.电流瞬时值:3.电压瞬时值:(2)从平行面位置开始计时1.电动势瞬时值:2.电流瞬时值:3.电压瞬时值:e-t图与i-t图、Φ－t图关系Φ=Φmcosωt图中获取信息:1.交流峰值EmEm=nBSω2.线圈位置1.交流峰值Im2.线圈位置1.磁通量峰值2.线圈位置Φm=BS3.交流周期1.中性面、平行面特点？2.交变电流的变化规律？回顾！(1)从中性面位置开始计时1.电动势瞬时值:2.电流瞬时值:3.电压瞬时值:(2)从平行面位置开始计时1.电动势瞬时值:2.电流瞬时值:3.电压瞬时值:Φ=Φmcosωt图中获取信息:1.交流峰值EmEm=nBSω2.线圈位置1.交流峰值Im2.线圈位置1.磁通量峰值2.线圈位置Φm=BS3.交流周期e-t图与i-t图、Φ－t图关系1.如图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈的匝数N＝100匝,电阻r＝10Ω，线圈的两端经滑环与电阻R连接，电阻R＝90Ω，与R并联的交流电压表为理想电表。在t＝0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按图乙所示正弦规律变化。求：(1)交流发电机产生的电动势的最大值；(2)外电阻R两端电压随时间变化的表达式。(1)200V(2)u＝180cos(100t)V2.风速测速仪的简易装置如图甲所示，某段时间内线圈中感应电流的波形如图乙所示，下列说法正确的是(

)A.若风速变大，图乙中感应电流的周期变大B.若风速变大，图乙中感应电流的峰值变大C.图乙中感应电流最大时，风速最大D.图乙中感应电流随时间变化的原因是风速在变化3.如图所示，在水平向右的匀强磁场中，一线框绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线框通过电刷、圆环、导线等与定值电阻组成闭合回路。t1、t2时刻线框分别转到图甲、乙所示的位置，下列说法正确的是(

)A.t1时刻穿过线框的磁通量最大B.t1时刻电阻中的电流最大，方向从右向左C.t2时刻穿过线框的磁通量变化最快D.t2时刻电阻中的电流最大，方向从右向左答案B解析t1时刻，穿过线框的磁通量为零，线框产生的感应电动势最大，电阻中的电流最大，根据楞次定律，通过电阻的电流方向从右向左，故A错误，B正确；t2时刻，穿过线框的磁通量最大，线框产生的感应电动势为零，电阻中的电流为零，故C、D错误。小结一.电流种类1.直流电流(DC):方向不随时间变化的电流.恒定电流:大小和方向都不随时间变化的电流2.交变电流(AC):大小和方向随时间都做周期性变化的电流(交流).二.交变电流产生1.产生:闭合矩形线圈置于匀强磁场中,并绕垂直磁场方向的轴匀速转动中性面特点:Φ有最大值。ΔΦ/Δt为零,E＝0,I=0.平行面特点:Φ有最小值。ΔΦ/Δt为最大,Em，Im.转动