3.1 交变电流 课件 （18张PPT）高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

交变电流
交变电流
快做笔记！
知识点:
1、交变电流的概念
2、交变电流的产生（重点）
3、交变电流的变化规律（重点）
4、交流发电机
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：
说明：
发电机产生的交流电电流方向在不断变化。
两个二极管会交替发光
1.交变电流（AC）:方向都随时间做周期性的变化.简称交流。
2.直流电（DC） ：方向不随时间变化的电流
0
i
t
恒定直流
0
i
t
脉动直流电
交变电流与直流电的概念
3.说明：
（1）方向呈周期性变化是判断交流的标准。
（大小不变，方向改变的电流也是交流）
（2）交变电流经电子电路处理后可变成直流。
（3）直流
恒定电流：大小和方向不随时间变化的电流
脉动直流：方向不变，大小随时间变化的电流
几种常见的交变电流的种类
(1)正弦式交流电
(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
如图所示的各电流中不是交变电流的是（ ）
AD
ABCD——线圈
K、L——圆环
E、 F——电刷
E=0、I=0
磁通量为最大
中性面
×
?
电流：B→A→D→C→B
×
?
I
交流电的产生原理
电流：C→D→A→B→C
I
思考：
1、线圈转动一周，电流方向改变多少次？
2、线圈转到什么位置时磁通最大？这时感应电动势最大还是最小？
3、线圈转到什么位置时磁通最小？这时感应电动势最大还是最小？
2次
中性面时磁通量最大，感应电动势最小
与中性面垂直时磁通量最小，感应电动势最大
交变电流产生过程中的两个特殊位置
图示





概念
中性面位置
与中性面垂直的位置
特点
B⊥S
B∥S
Φ＝BS，最大
Φ＝0，最小
e＝n＝0，最小
e＝n＝nBSω，最大
感应电流为零，方向改变
感应电流最大，方向不变
典例：矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生交流电，如图所示，下列说法中正确的是（　　）
A．当穿过线圈的磁通量最大时，产生的电动势最大
B．当穿过线圈的磁通量为零时，产生的电动势最大
C．在图示位置时，A边产生的感应电流方向垂直纸面向里
D．在图示位置时，A边产生的感应电流方向垂直纸面向外
BC
矩形线圈AB、CD宽L1，AD、BC长L2 ，磁感应强度是B，设线圈平面从中性面开始转动，角速度是ω．经过时间t，求此时的感应电动势.
B
v
A(B)
D(C)
t=0
θ
v11
v⊥
中性面
θ
线圈与中性面的夹角是多少？
AB边的速度多大？
AB边切割磁感线的有效速度多大？
AB边中的感应电动势多大？
整个线圈中的感应电动势多大？
⑥ 若为N匝线圈，则感应电动势多大？
当
从中性面计时开始，e为电动势在时刻t的瞬时值，Em为电动势的最大值。
sin ????t=1时
?
如果线圈匝数为N，则Em＝NωBS。
e有最大值用Em表示
?????= ?????????????????sin ????t= ????BSsin ????t
?
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。
正弦式交变电流
交变电流的变化规律
利用传感器显示的交变电流的图像
这种按正弦规律变化的交变电流叫作正弦式交变电流，简称正弦式电流。
Em
e
O
t
i
O
t
u
O
t
Im
Um
旋转电枢式的缺点：
旋转磁极式的优点：
电压高会火花放电、电枢无法做大
高电压、高功率输出
交流发电机
典例：（多选）如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图像如图乙曲线a、b所示，则（　　）
A．两次t=0时刻线圈平面均与中性面垂直
B．曲线a、b对应的线圈转速之比为2∶3
C．曲线a表示的交变电动势频率为25HZ
D．曲线b表示的交变电动势最大值为10V
CD
典例：在磁感应强度为1 T的匀强磁场中有一匝数为10匝的矩形线圈ABCD，如图所示，线圈绕OO′轴以转速 匀速转动．AB＝20 cm，BC＝25 cm，线圈的总电阻为r＝1 Ω，定值电阻的阻值为R＝9 Ω，从图示位置开始计时．
(1)写出t时刻整个线圈中的感应电动势e的表达式．
(2)线圈转过300，流过R的电荷量为多少？
(3)线圈转过300时，磁通量的变化率为多少？
结
束