物理人教版（2019）选择性必修第二册3.1 交变电流（共19张ppt）
文档属性
| 名称 | 物理人教版（2019）选择性必修第二册3.1 交变电流（共19张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 6.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-03-01 16:18:51 | ||
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文档简介
(共19张PPT)
3.1交变电流
恒定电流：电流（电压）大小、方向均保持不变
交流：电流（电压）随时间做周期性变化，这样的电流叫做交变电流，简称交流（AC）。
直流：方向不随时间变化的电流称为直流（DC）
一、交变电流
二、交变电流的产生
演示实验：
实验结论：这表明，发电机产生的电流，大小和方向在不断地变化，这是交变电流．通过线圈在磁场中匀速转动产生交流电
实验现象：在小灯泡一闪一闪地发光的同时，电流表的指针时而向左、时而向右地摆动．
二、交变电流的产生
磁极：可以认为产生匀强磁场
B
矩形线圈：绕轴OO 匀速转动
滑环K、L
电刷E、F
矩形线圈绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动
交流发电机模型
同学们思考当线圈转动时电流大小会不会发生变化？电流方向是否改变呢？
二、交变电流的产生
1、哪几条边切割磁感线？
2、线圈转动一圈的过程中电流方向如何变化？以AB边为研究对象分析。
3、线圈转动一圈的过程中哪个位置处感应电流最大？哪个位置没有感应电流？
为了能更方便地说明问题，我们将立体图转化为平面图来分析
A
B
C
D
中性面:线圈平面与磁感线垂直的位置.此位置各边不切割故呈电中性所以叫中性面
特点：线圈经过中性面时，Φ最大，但线圈中电动势为0.
A(B)
D(C)
A
D
B
V
V
中性面的垂直面：线圈与磁场平行，Φ最小，但线圈中的电动势最大.
A
B
C
D
AB、CD宽L1，AD、BC长L2
D(C)
A(B)
B
B⊥S
Φ最大
E=0
I=0
中性面
B∥S
Φ=0
E、I最大
感应电流方向C到D
V // B
V⊥B
D(C)
A(B)
B
四个图必须会分析！
（1）线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，线圈中的电动势为零
（2）线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次
（3）线圈经过垂直中性面的位置时，穿过线圈的磁通量为零，但磁通量的变化率最大，线圈中的电动势为最大。
小结
L1
L2
A(B)
D(C)
B
ω
三、交变电流的一般变化规律
中性面
AB 边中的感应电动势：
线圈中的感应电动势：
当线圈匝数为 N 时
（1）电动势按正弦规律变化：e = Emsin ωt
转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时
e = NBL1L2ωsin ωt = NBSωsin ωt
令 Em= NBSL1L2
则有 e = Emsin ωt
1、交变电流的变化规律
2、成立条件
（2）电流按正弦规律变化：i = Imsin ωt
e
O
T/4
2T/4
3T/4
T
π/2
π
3π/2
2π
ωt
t
四、交流电的图象
作图时规定感应电动势正方向为abcda
Em= nBSω
e = Emsinωt
Em
─Em
a
b
c
d
a
b
c
d
a
b
c
d
K
L
a
b
c
d
a
b
c
d
K
L
K
L
K
L
K
L
i
O
T/4
2T/4
3T/4
T
π/2
π
3π/2
2π
ωt
t
作图时规定感应电流正方向为dcbad
Im= nBSω/(R + r)
i = Imsinωt
Im
─Im
a
b
c
d
a
b
c
d
a
b
c
d
K
L
a
b
c
d
a
b
c
d
K
L
K
L
K
L
K
L
交流电的图象
规律 物理量 函数表达式 图象
磁通量 Φ＝Φmcos ωt＝BScos ωt
电动势 e＝Emsin ωt＝nBSωsin ωt
电压 u＝Umsin ωt＝ sin ωt
电流 i＝Imsin ωt＝ sin ωt
五、交流发电机
1、中性面及其特点：
（1）线圈位于中性面时，各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流。
（2）线圈每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次，线圈转一周，感应电流的方向就改变两次。
2、大小变化规律-------按正弦规律变化：
e=Emsinωt Em=NBSω叫电动势的最大值（峰值）
i=Imsinωt Im=Em/R叫电流的最大值
u=Umsinωt Um=ImR叫电压的最大值
3、图像
课堂小结
课堂练习
1、一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的 Φ - t 图像如图所示。下列说法中正确的是 ( )
A. t = 0 时刻线圈在中性面位置
B. t = 0.01s 时线圈产生的感应电动势达到最大
C. t = 0.02s 时线圈磁通量的变化率为零
D. t = 0.03s 时线圈产生的感应电动势为零
2、如图所示，匀强磁场的磁感应强度 B0 = 0.1T，所用矩形线圈的匝数 n = 100 匝，边长lAB = 0.2m，lBC=0.5m，以角速度 ω = 100π rad/s 绕对称轴OO' 匀速转动，当线圈平面通过中性面时开始计时，试求：
（1）线圈中感应电动势的表达式；
（2）至过程中的平均电动势.
3.1交变电流
恒定电流：电流（电压）大小、方向均保持不变
交流：电流（电压）随时间做周期性变化，这样的电流叫做交变电流，简称交流（AC）。
直流：方向不随时间变化的电流称为直流（DC）
一、交变电流
二、交变电流的产生
演示实验：
实验结论：这表明，发电机产生的电流，大小和方向在不断地变化，这是交变电流．通过线圈在磁场中匀速转动产生交流电
实验现象：在小灯泡一闪一闪地发光的同时，电流表的指针时而向左、时而向右地摆动．
二、交变电流的产生
磁极：可以认为产生匀强磁场
B
矩形线圈：绕轴OO 匀速转动
滑环K、L
电刷E、F
矩形线圈绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动
交流发电机模型
同学们思考当线圈转动时电流大小会不会发生变化？电流方向是否改变呢？
二、交变电流的产生
1、哪几条边切割磁感线？
2、线圈转动一圈的过程中电流方向如何变化？以AB边为研究对象分析。
3、线圈转动一圈的过程中哪个位置处感应电流最大？哪个位置没有感应电流？
为了能更方便地说明问题，我们将立体图转化为平面图来分析
A
B
C
D
中性面:线圈平面与磁感线垂直的位置.此位置各边不切割故呈电中性所以叫中性面
特点：线圈经过中性面时，Φ最大，但线圈中电动势为0.
A(B)
D(C)
A
D
B
V
V
中性面的垂直面：线圈与磁场平行，Φ最小，但线圈中的电动势最大.
A
B
C
D
AB、CD宽L1，AD、BC长L2
D(C)
A(B)
B
B⊥S
Φ最大
E=0
I=0
中性面
B∥S
Φ=0
E、I最大
感应电流方向C到D
V // B
V⊥B
D(C)
A(B)
B
四个图必须会分析！
（1）线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，线圈中的电动势为零
（2）线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次
（3）线圈经过垂直中性面的位置时，穿过线圈的磁通量为零，但磁通量的变化率最大，线圈中的电动势为最大。
小结
L1
L2
A(B)
D(C)
B
ω
三、交变电流的一般变化规律
中性面
AB 边中的感应电动势：
线圈中的感应电动势：
当线圈匝数为 N 时
（1）电动势按正弦规律变化：e = Emsin ωt
转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时
e = NBL1L2ωsin ωt = NBSωsin ωt
令 Em= NBSL1L2
则有 e = Emsin ωt
1、交变电流的变化规律
2、成立条件
（2）电流按正弦规律变化：i = Imsin ωt
e
O
T/4
2T/4
3T/4
T
π/2
π
3π/2
2π
ωt
t
四、交流电的图象
作图时规定感应电动势正方向为abcda
Em= nBSω
e = Emsinωt
Em
─Em
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d
K
L
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b
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b
c
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O
T/4
2T/4
3T/4
T
π/2
π
3π/2
2π
ωt
t
作图时规定感应电流正方向为dcbad
Im= nBSω/(R + r)
i = Imsinωt
Im
─Im
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b
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d
K
L
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b
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a
b
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K
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L
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L
交流电的图象
规律 物理量 函数表达式 图象
磁通量 Φ＝Φmcos ωt＝BScos ωt
电动势 e＝Emsin ωt＝nBSωsin ωt
电压 u＝Umsin ωt＝ sin ωt
电流 i＝Imsin ωt＝ sin ωt
五、交流发电机
1、中性面及其特点：
（1）线圈位于中性面时，各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流。
（2）线圈每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次，线圈转一周，感应电流的方向就改变两次。
2、大小变化规律-------按正弦规律变化：
e=Emsinωt Em=NBSω叫电动势的最大值（峰值）
i=Imsinωt Im=Em/R叫电流的最大值
u=Umsinωt Um=ImR叫电压的最大值
3、图像
课堂小结
课堂练习
1、一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的 Φ - t 图像如图所示。下列说法中正确的是 ( )
A. t = 0 时刻线圈在中性面位置
B. t = 0.01s 时线圈产生的感应电动势达到最大
C. t = 0.02s 时线圈磁通量的变化率为零
D. t = 0.03s 时线圈产生的感应电动势为零
2、如图所示，匀强磁场的磁感应强度 B0 = 0.1T，所用矩形线圈的匝数 n = 100 匝，边长lAB = 0.2m，lBC=0.5m，以角速度 ω = 100π rad/s 绕对称轴OO' 匀速转动，当线圈平面通过中性面时开始计时，试求：
（1）线圈中感应电动势的表达式；
（2）至过程中的平均电动势.