第五章 交变电流 学案1 交变电流 演示:观察直流电和交变电流的波形图1、直流电流(DC)2、交变电流(AC) 方向不随时间变化的电流称为直流电。电池供给的电流,大小和方向都不随时间变化,所以属于直流. 家庭电路中的电流,大小和方向都随时间做周期性变化,这样的电流叫做交变电流。一、交变电流实验说明了什么?一、交变电流1下列表示交变电流的有（ ）根据交变电流的定义分析，是否属于交变电流关键是看电流方向是否发生变化，而不是看大小．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转动二、交变电流的产生二、交变电流的产生交变电流产生示意图：1、在线圈由甲转到乙的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？ 2、在线圈由丙转到丁的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？ 3、当线圈转到什么位置时线圈中没有电流，转到什么位置时线圈中电流最大? 4、大致画出通过电流表的电流随时间变化的曲线，从E经过负载流向F的电流记为正，反之为负。在横坐标上标出线圈到达甲、乙、丙、丁几个位置时对应的时刻。B⊥SΦ最大E=0I=0中性面垂直磁场方向的平面叫做中性面。线圈经过中性面时，Φ最大，但线圈中的电动势为零将立体图转化为平面图二、交变电流的产生 过程分析二、交变电流的产生 过程分析B∥SΦ=0E最大I最大感应电流方向B到A线圈与磁场平行时，Φ最小，但线圈中的电动势最大二、交变电流的产生 过程分析B⊥SΦ最大E=0I=0中性面B∥SΦ=0E、I最大感应电流方向C到DV // BV⊥B二、交变电流的产生线圈平面与磁感线垂直的位置（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（3）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（2）线圈经过垂直中性面时，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。中性面线框在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动(由上向下看是逆时针方向)，当转到如图所示位置时，磁通量和感应电动势大小的变化情况是( ) A．磁通量和感应电动势都在变大 B．磁通量和感应电动势都在变小 C．磁通量在变小，感应电动势在变大 D．磁通量在变大，感应电动势在变小 由题图可知，Φ＝Φmcos θ，e＝Emsin θ， 所以磁通量变大，感应电动势变小．2 e为电动势在时刻t的瞬时值，Em为电动势的最大值（峰值）．以线圈经过中性面开始计时，在时刻t线圈中的感应电动势（ab和cd边切割磁感线）三、交变电流的变化规律成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时三、交变电流的变化规律 一台发电机在产生正弦式电流。如果发电机电动势的峰值为 Em=400V，线圈匀速转动的角速度为ω=314rad/s，试写出电动 势瞬时值的表达式。如果这个发电机的外电路只有电阻元件，总 电阻为2000Ω，电路中电流的峰值是多少？写出电流瞬时值的表 达式。e=Emsin ωt=400sin314t电动势瞬时值的表达式为：电流峰值为：Im=Em/R=400÷2000A=0.2A电流瞬时值的表达式为：i=Imsin ωt=2sin314t3四、交变电流的图象et0Em-Emit0Im-Im四、交变电流的图象(1)正弦交流电(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四、交变电流的图象教学录像：用示波器观察几种交变电流的波形图四、交变电流的图象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象如图甲所示，则下列说法中正确的是( ) A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直 B．t＝0.01 s时刻，Φ的变化率最大 C．t＝0.02 s时刻，交变电动势达到最大 D．该线圈产生的相应交变电动势的图象如图乙所示磁通量最大处于中性面 磁通量为零变化率最大 处于中性面磁通量最大 变化率为零电动势为零4教学录像:交流发电机结构科学漫步 交流发电机1．如图所示，面积均为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动，能产生正弦交变电动势e＝BSωsin ωt的图是( ) 线圈只有在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，且从中性面开始计时，产生的电动势e＝BSωsin ωt，由此判断，只有A选项符合．2 一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势随时间的变化规律如图所示，下面说法中正确的是( ) T1时刻通过线圈的磁通量为零； T2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大； T3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大； 每当e变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大。 3．如图所示，一单匝闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，转动过程中线框中产生的感应电动势的瞬时值为e＝0.5sin(20t) V，由该表达式可推知以下哪些物理量( ) A．匀强磁场的磁感应强度 B．线框的面积 C．穿过线框的磁通量的最大值 D．线框转动的角速度由e＝BSωsin ωt，可得ω＝20 rad/s 由BSω＝0.5可求出BS数值，即磁通量的最大值Φm＝BS4．线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交流电的图象如图所示，由图可知( ) A．在A和C时刻线圈处于中性面位置 B．在B和D时刻穿过线圈的磁通量为零 C．在A时刻到D时刻线圈转过的角度为π弧度 D．在A和C时刻磁通量变化率绝对值最大中性面时磁通量最大 感应电动势为零 感应电流为零 与磁感线平行时磁通量为零 磁通量的变化率最大 感应电动势最大 感应电流最大
