交变电流+高二下学期物理人教版选择性必修二

第三章交变电流第1节交变电流情境与思考示波器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？电压的波形图直流电(DC)：方向不变恒定电流：大小、方向都不变交流电(AC)：大小、方向随时间做周期性变化直流电(DC)：方向不变的电流恒定电流：大小、方向都不变的电流交流电(AC)：大小、方向随时间做周期性变化的电流例1.下列表示交变电流的有()itAOitCOiDOttEOutBOuCE小灯泡实验：观察交变电流的方向

把两个发光颜色不同的发光二极管并联，注意使两者正、负极的方向不同，然后连接到教学用发电机的两端，转动手柄，两个磁极之间的线圈随着转动。观察发光二极管的发光情况。现象：发电机产生的交流电电流方向不断变化两个二极管交替发光思考：为什么发电机可以产生交流电呢？说明：发电机简化模型磁极电枢(线圈)滑环电刷旋转电枢式发电机定子转子旋转磁极式发电机交变电流的产生ABCDA(B)D(C)思考：当线圈在磁场中绕轴转动时，哪些边切割磁感线？交变电流的产生A(B)D(C)A(B)D(C)A(B)D(C)A(B)D(C)I=0I方向：I=0I方向：A-D-C-BA-B-C-DI大小：最大I大小：最大甲乙丙丁itO甲乙丙丁甲Imax-Imax交变电流的产生A(B)D(C)A(B)D(C)A(B)D(C)A(B)D(C)I=0I方向：I=0I方向：A-D-C-BA-B-C-DI大小：最大I大小：最大甲乙丙丁.....特点：①B∥S，Φ，Φmin=交变电流的产生A(B)D(C)A(B)D(C)I=0I最大特点：①B⊥S，Φ，Φmax=中性面②v∥B，I=，E=与中性面垂直的面（峰值面）BS③每经过一次，电流方向最大00改变一次②v⊥B，I，E0最小最大最大itO甲乙丙丁甲Imax-Imax.....A(B)D(C)A(B)D(C)A(B)D(C)A(B)D(C)I=0I=0甲乙丙丁思考：电流大小如何变化？I方向：I方向：A-D-C-BA-B-C-DI大小：最大I大小：最大交变电流的变化规律在磁感应强度为B的匀强磁场中，矩形线圈AB边长为l，BC边长为d，逆时针绕垂直于磁场的轴匀速转动，角速度为ω，从中性面开始计时，经时间t，线圈中的感应电动势是多少？①线圈与中性面的夹角是多少？②AB边的速度是多少？③AB边产生的感应电动势多大？④线圈中感应电动势多大？若线圈的匝数为N匝呢？θ=ωt

A(B)D(C)θ

θ

交变电流的变化规律①当sinωt=1时，

1.正弦交变电流（从中性面开始）：Em=NBSω②电路中的负载为纯电阻电路时，流过负载的电流为：i

=Imsinωt

电压为：u

=Umsinωt思考：磁通量如何变化？

rA(B)D(C)θ交变电流的变化规律在磁感应强度为B的匀强磁场中，矩形线圈AB边长为l，BC边长为d，逆时针绕垂直于磁场的轴匀速转动，角速度为ω，从中性面的垂直面（峰值面）开始计时，经时间t，线圈中的感应电动势是多少？①线圈与峰值面的夹角是多少？②AB边的速度是多少？③AB边产生的感应电动势多大？④线圈中感应电动势多大？若线圈的匝数为N匝呢？θ=ωt

θ

交变电流的变化规律①当sinωt=1时，

1.正弦交变电流（从中性面开始）：Em=NBSω②电路中的负载为纯电阻电路时，流过负载的电流为：i

=Imsinωt

电压为：u

=Umsinωt

2.余弦交变电流（从中性面的垂直面开始）：

①当cosωt=1时，Em=NBSω②电路中的负载为纯电阻电路时，流过负载的电流为：i

=Imcosωt电压为：u

=Umcosωt

etOemr发电机简化模型磁极电枢(线圈)滑环电刷思考：两种滑环的连接方式有什么不同？输出为交流电输出为大小变化的直流电1.正弦交变电流（从中性面开始）2.余弦交变电流（从中性面的垂直面开始）例1.判断正误：（1）只要线圈在磁场中转动，就可以产生交变电流（2）当线圈中的磁通量最大时，产生的电流也最大（3）当线圈平面与磁场垂直时，线圈中没有电流（4）按正弦规律变化的交变电流称为正弦式交变电流××√√①B∥S，Φ最小，Φmin=0①B⊥S，Φ最大，Φmax=BS②v∥B，，I=0E=0②v⊥B，I最大，E最大

③每经过一次，电流方向改变一次例2.一闭合矩形线圈abcd绕垂直于磁感线的固定轴OO′匀速转动，线圈平面位于如图甲所示的匀强磁场中。通过线圈的磁通量Φ随时间t的变化规律如图乙所示，下列说法正确的是()A.t1、t3时刻通过线圈的磁通量变化率最大B.t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变C.t2、t4时刻线圈中磁通量最大D.t2、t4时刻线圈中感应电动势最小B1.正弦交变电流（从中性面开始）2.余弦交变电流（从中性面的垂直面开始）①B∥S，Φ最小，Φmin=0①B⊥S，Φ最大，Φmax=BS②v∥B，，I=0E=0②v⊥B，I最大，E最大

③每经过一次，电流方向改变一次

B1.正弦交变电流（从中性面开始）2.余弦交变电流（从中性面的垂直面开始）①B∥S，Φ最小，Φmin=0①B⊥S，Φ最大，Φmax=BS②v∥B，，I=0E=0②v⊥B，I最大，E最大

③每经过一次，电流方向改变一次例4.如图所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，正确的说法是()A．线圈每转动一周，指针左右各摆动两次B．图示位置为中性面，线圈中无感应电流C．图示位置ab边的感应电流方向为a→bD．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零C1.正弦交变电流（从中性面开始）2.余弦交变电流（从中性面的垂直面开始）①B∥S，Φ最小，Φmin=0①B⊥S，Φ最大，Φmax=BS②v∥B，，I=0E=0②v⊥B，I最大，E最大

③每经过一次，电流方向改变一次例4.如图所示，发电机转子是100匝，边长为20cm的正方形线圈，将它置于B=0.05T的匀强磁场中，绕着垂直于磁场方向的轴以ω=100πrad/s的角速度转动，转动开始时线圈平面与磁场方向垂直，已知线圈的电阻为2Ω，外电路的电阻为8Ω，试求：（1）线圈中交变电流的瞬时表达式和发电机输出端电压的瞬时值表达式；（2）画出外电阻两端电压的图象。（1）i=2πsin100πtA；u=iR=16πsin100