交变电流课件-高二下学期物理人教版选择性

第三章

第一节交变电流高中物理选择性必修第二册问题引入

用示波器或电压传感器先观察电池供给的电压的波形，再观察学生电源交流挡供给的电压的波形。这两种波形各有什么特点？方向大小不变化方向大小周期性变化交变电流1.恒定电流：大小方向都不随时间变化的电流。2.直流电（DC）：方向不随时间变化的电流叫做直流电。3.交流电（AC）：方向随时间做周期性变化的电流叫做交流电。大小可变交变电流认识手摇发电机的内部结构1.定子：不动的部分叫定子——磁铁2.转子：转动的部分叫转子——电枢3.滑环：K、L4.电刷：E、F两个磁极之间产生的磁场可近似为匀强磁场。交变电流交变电流

教学用发电机产生的电流，大小和方向都在不断地变化，是一种交变电流。实验结论：

那交变电流是怎么产生的呢？交变电流的产生

转动手柄带动线圈在磁场中转动，假定线圈沿逆时针方向匀速转动时，问：哪些边切割磁感线？线圈的磁通量又是怎么变化的呢？AB边和CD边切割磁感线交变电流的产生甲乙AB和CD的速度方向与磁场平行AB和CD的速度方向与磁场垂直交变电流的产生乙AB和CD的速度方向与磁场垂直丙AB和CD的速度方向与磁场平行交变电流的产生丙AB和CD的速度方向与磁场平行丁AB和CD的速度方向与磁场垂直丁AB和CD的速度方向与磁场垂直交变电流的产生甲AB和CD的速度方向与磁场平行交变电流的产生(1)线圈转到甲、丙位置时，磁通量有什么特点？(2)AB棒速度方向与磁场方向是什么关系？(3)此时的感应电动势多大？感应电流方向怎么变化？甲丙思考与讨论：交变电流的产生1.当线圈平面转到与磁场方向垂直时，此时磁通量最大，我们把此时位置称为中性面。2.中性面的特点：①

线圈平面与磁场垂直，即②

磁通量最大，即③

速度方向与磁场平行，不切割磁感线，④

线圈每经过中性面时，线圈中电流方向改变一次。交变电流的产生3.垂直中性面的特点：①

线圈平面与磁场平行，即②

磁通量最小，即③

速度方向与磁场垂直，感应电动势最大，感应电流最大乙丁交变电流的产生演示：交变电流的变化图像交变电流的变化规律

线圈处在磁感应强度是B的匀强磁场中，AB、CD宽L1，AD、BC长L2，线圈平面从中性面沿逆时针方向开始转动，角速度ω。经过时间t，推导此时线圈中产生瞬时感应电动势。

θ解析：1.线圈转过的角度2.线圈AB边的速度3.垂直磁场的速度交变电流的变化规律

θ4.AB边产生的电动势5.AB和CD边都在切割磁感线产生的电动势交变电流的变化规律6.若线圈从中性面开始转动时，在t时刻产生的感应电动势为：若线圈匝数为N，则：

线圈从中性面开始转动时产生感应电动势满足正弦函数规律变化，所以又称为正弦交流电。表示电动势可能达到的最大值，又称为峰值。交变电流的变化规律

发电机的线圈从中性面位置开始转动时，电动势按正弦规律变化，所以当负载为电灯等纯电阻用电器时，负载两端的电压u、流过的电流i，也按正弦规律变化，即交变电流的变化规律交变电流的种类：

正弦式电流是最简单、最基本的交变电流。电力系统中应用的大多是正弦式电流。交变发电机

如果电枢转动，磁极不动的发电机，叫作旋转电枢式发电机；如果磁极转动，电枢不动，线圈中同样会产生感应电动势，这种发电机叫作旋转磁极式发电机。不论哪种发电机，转动的部分都叫转子，不动的部分都叫定子。

旋转电枢式发电机转子产生的电流，必须经过裸露的滑环和电刷引到外电路，如果电压很高，可能发生火花放电，滑环和电刷很快会烧坏。同时，转动的电枢无法做得很大，线圈匝数也不可能很多，所以产生的感应电动势也不能很高。这种发电机输出的电压一般不超过500V。交变发电机

旋转磁极式发电机克服了上述缺点，能够产生几千伏到几万伏的电压，输出功率可达几百兆瓦。所以，大多数发电机是旋转磁极式的。练习与应用1.如图所示，匀速转动的线圈可以产生了正弦式交变电流的是(

)BCD练习与应用2．一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变化的图像如图所示，则以下说法中正确的是（）A.t=0时刻，线圈平面与中性面垂直B.t=0.01s时刻，Φ的变化率最大C.t=0.02s时刻，交变电流的电动势

达到最大D.该线圈产生的交变电流的电动势随

时间变化的图像如图乙B练习与应用3.矩形线圈的匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图所示。下列结论正确的是（

）

A.在t=0.1s时感应电动势最大

B.在t=0.2s时电动势改变方向

C.通过图像可求出电动势的最大值

D.在t=0.4s时，磁通量为0，感应电动势最大CD练习与应用4.如图甲所示，由交流发电机、定值电阻R、交流电流表A组成的闭合回路，线圈ABCD沿逆时针方向转动，图甲所示位置磁感线与线圈平面平行，从此刻开始计时，穿过线圈的磁通量随时间变化的图像如图乙所示，则（

）A.t2