高二下学期物理粤教版（2019）选择性必修第二册3.2 描述交变电流的物理量 课件(共28张PPT)

(共28张PPT)
选修必修二 第三章第一节
认识交变电流
观察交变电流的图像
观察交变电流的图像
观察交变电流的图像
交变电流的产生
大小和方向都不随时间变化的电流称为恒定电流（direct current，DC），简称为直流电
大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流（alternating current， AC） ，简称为交流电
交变电流的产生
交变电流的产生
交变电流的产生
交变电流的产生
交变电流的产生
【观察与思考】
如图所示，把电流计接入发电机模型的输出端，摇动发电机的手柄，使线圈在磁极之间转动，观察电流计指针的摆动情况。
问题1：观察电流计的指针有何变化，说明了什么？你能想到什么？
问题2：手柄摇得更快时，电流计的指针摆动的幅度有什么变化？说明了什么？
交变电流的产生
交流发电机是如何产生大小和方向都随时间做周期性变化的电流的？
情境：两个磁极产生的磁场近似视为匀强磁场矩形线圈的两个端头分别连接金属滑环 K 和 L，两个滑环又分别跟电刷 E 和 F 接触，并与外电路组成一个闭合回路。矩形线圈 abcd 在磁场中绕轴 OO′ 匀速转动，ab 和 cd 边在切割磁感线时，使线圈中产生感应电动势，线圈和外部构成的闭合回路中就有了感应电流。请分析导线 ad 和 bc 是否会产生感应电动势。
交变电流的产生
1.在线圈转动的过程中，哪些边会产生感应电动势？
交变电流的产生
交变电流的产生
如图所示：
1. 在线圈由 a 图转到 b 图所示位置的过程中，ab 边中电流向哪个方向流动？
2. 在线圈由 c 图转到 d 图所示位置的过程中，ab 边中电流向哪个方向流动？
3. 转到什么位置时线圈中没有电流，转到什么位置时线圈中的电流最大？
交变电流的产生
特殊位置 a b c d
S与B的关系（“垂直”或“平行”）
磁通量（“最大”或“最小”）
感应电动势 E（磁通量变化率）
ab中电流方向（“a→b”或“b→a”）
交变电流的产生
问题：
(1)线圈转动 1 周的过程中,线圈中电流方向的变化情况如何
(2)线圈转动过程中,产生的感应电流有最大值和最小值时线圈分别在什么位置
(3)交变电流的产生条件
(4)什么是中性面
交变电流的产生
交变电流的产生
从能量的角度思考，交流发电机的工作过程是将机械能转化为电能和回路中内能的过程，符合能量守恒定律
用公式描述交变电流
讨论与交流：
设ab边的长度为l，ad边的长度为l′，匀强磁场的磁感应强度为B。线圈平面从中性面开始以角速度ω转动，经过时间t后转到图示位置。根据上述信息，推导此时感应电动势的表达式。
交变电流的产生
问题1：此时，线圈与中性面的夹角是多少？
问题2：ab边的速度是多少？
问题4：ab边速度的方向与磁场方向的夹角是多少？
交变电流的产生
问题4：ab边产生的感应电动势是多少？
问题5：线圈中的感应电动势是多少？
问题6：如果线圈是 n 匝相同的矩形线圈组成，线圈中感应电动势如何表述？
交变电流的产生
问题4：ab边产生的感应电动势是多少？
问题5：线圈中的感应电动势是多少？
问题6：如果线圈是 n 匝相同的矩形线圈组成，线圈中感应电动势如何表述？
交变电流的产生
1、感应电动势的瞬时值： BSsin t
2、感应电动势的峰值：Em＝NωBS
3、若电路中的负载为纯电阻电路时，负载两端的电压和流过的电流也按正弦规律变化。即，
u ＝ Umsin ωt
i ＝ Imsin ωt
其中Um 、 Im分别叫电压和电流的最大值，也叫峰值。
而e、u、i 则是相应的物理量的瞬时值。
交变电流的产生
按正弦规律变化的交变电流，简称正弦交流。
正弦交变电流随时间的变化
交变电流的产生
交变电流的产生
【例题1】在匀强磁场中有一矩形线圈，绕线圈平面内垂直
于磁感线的轴匀速转动。线圈中产生的感应电动势随时间变化的图像如图所示，试求出该感应电动势的最大值、有效值、周期和频率，写出该感应电动势随时间变化的关系式。
交变电流的产生
【练习1】如图所示，一个电阻为 r、边长为 l 的正方形线圈 abcd 共 n 匝，线圈在磁感应强度为 B 的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴 OO′ 以角速度 ω 匀速转动，外电路电阻为 R。
（1）判断图示位置电路中的电流方向；
（2）求线圈从图示位置转过 60°时的感应电动势；
（3）线圈转动过程中，电压表的示数为多大？
课堂小结
推导和理解交变电流的规律
正弦式电流的瞬时值表达式：
e=Emsinωt （Em=NωBS 最大值）
i=Imsinωt
u=Umsinωt