物理人教版（2019）选择性必修第二册3.1交变电流（共22张ppt）

(共22张PPT)
第三章 交变电流
人教版（2019）选修 第二册
3.1 交变电流
1.通过实验,认识交变电流,了解交变电流的产生过程,理解交变电流和直流的概念。2.能用公式和图像描述正弦交变电流。3.知道交变电流的变化规律及表示方法,知道交变电流的瞬时值、峰值的物理含义。
学习目标
机械能
电能
线圈相对磁极运动
认识交流发电机：
线圈（切割磁感线）
思考：金属滑环与电刷相配合，
作用是什么？
金属滑环
电刷
导入新课
问题：用电流传感器观察交流电流的波形，这种波形有什么特点
结论：电流方向和大小随时间做周期性变化。
观察点：
电流方向随时间的变化
演示：观察交变电流的波形
观察点：匀速转动手柄时，电流计
指针的变化情况。
结论：手摇发电机模型所产生的电流方向周期性变化。
思考：实验现象说明了什么？
现象：电流计指针在零刻线
两侧摆动
1.交变电流(AC)
一、交变电流
演示：观察交变电流的方向
方向不随时间变化的电流称为直流电流。
2.直流电流(DC)
交变电流：
针对练：判断下列图像描述的电流是直流还是交流
C
D
E
B
A
建立概念
方向随时间做周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流。
参考答案：交流：B、D、E；直流：A、C
1.模型
交变电流产生：
A
B
C
D
R
交流发电机示意图
L
K
E
F
B
v
A(B)
D(C)
θ
v
转轴：垂直于磁场
线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的中心轴匀速转动。
二、交变电流的产生
2.交变电流产生过程分析
活动1：阅读课本P51《思考与讨论》，根据图3.1-3 回答下列问题。
甲
乙
丙
丁
⑴在矩形线圈转动过程中，哪些边会产生感应电动势？
⑵在线圈由甲图转到乙图所示位置的过程中，AB边中的电流向哪个方向流动？
⑶在线圈由丙图转到丁图所示位置的过程中，AB边中的电流向哪个方向流动？
⑷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的电流最大？
请将以上问题的答案直接记在课本图3.1-3所示位置上。
尝试画出各位置正视图。
⑵甲→乙：D→C→B→A→D
⑶丙→丁：A→B→C→D→A
B
A(B)
D(C)
A(B)
B
D(C)
B
A(B)
D(C)
B
A(B)
D(C)
v
⑴只有AB、CD边产生电动势
甲
乙
丙
丁
I=0
I最大
I=0
I最大
⑷
活动1成果展示
i
t
0
甲
乙
丙
丁
甲
活动2：结合活动1学习成果，设线框转到甲位置时开始计时，依次完成下列任务。
⑴设周期为T，在课本图片上标注甲、乙、丙和丁四个位置对应的时刻;
⑵若规定电流通过R向右为正方向，请在课本上“图3.1-4”中大致画出感应电流随时间变化的曲线。
结论：实验中发电机的电流按正弦规律变化。
活动2成果展示
3.中性面:
特点：线圈转到中性面时
= m
e=0; i=0
线圈转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次。
感应电流改变方向
B
A
D
线圈平面与磁感线垂直的位置
S线圈⊥B
3.峰值面：
=0
e=Em； i=Im（最佳切割）
特点：线圈转到峰值面时
B
A
D
小结：线圈转动一圈，交变电流完成一次周期性变化；
感应电动势和感应电流的大小和方向随时间周期性变化。
线圈平面与磁感线平行的位置
S线圈∥B
已知：匀强磁感应强度为B，矩形线圈绕垂直于磁场方向的转轴由中性面开始逆时针匀速转动，角速度为ω，AB、DC边长分别记为lab、ldc；AD边长记为lad。
求：t时刻线圈中的感应电动势。
三、交变电流的变化规律
中性面
B
v
A
D
t = 0
θ
v
活动1：写出t时刻线圈中的感应电动势
v‖
v⊥
θ
⑷n匝线圈产生的电动势
v┴=
v=
⑴ab边感应电动势
eab=
⑵cd边感应电动势
ecd=
⑶一匝线圈产生的电动势
e=
lad
lab=ldc
ω
设 Em= nBSω
则有 e = Emsin ωt
B
v
A
D
t = 0
θ
v
总结：交流电变化规律
中性面开始计时
i
u
R
e、r
S

活动2：画出正弦式电流e、i、u、
随时间变化的图像

t
o
i
t
o
u
t
o
e
t
o
-t
针对练1 下列各图中（蓝色虚线为转轴），线框均以角速度ω匀速转动，线圈中能产生交流的有 ( )
讨论：针对能产生交流的情况，则
属于正弦式电流吗？
若线框面积相等，电动势最大值有什么关系？
通过讨论，你能得出什么结论？
A.
B．
C．
D．
ACD
针对练2 如图甲中所示，一矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈所围面积的磁通量 随时间t变化的规律如图乙所示，下列论述正确的是 （　　）
A．初始时刻线圈中感应电动势最小
B．t2时刻导线ad的速度方向跟磁感线平行
C．t3时刻线圈平面与中性面重合
D．t2、t4时刻线圈中感应电流方向相反
CD
分类 转子 定子
旋转电枢式发电机 电枢 磁极
旋转磁极式发电机 磁极 电枢
1．基本组成
线圈—电枢
磁体
2．交流发电机的分类
四、交流发电机
1．如图所示，由交流发电机、定值电阻R、交流电流表A组成的闭合回路，线圈ABCD逆时针方向转动，图示位置磁感线与线圈平面平行，下列说法正确的是（ ）
A．t3、t4时刻线圈中感应电动势最小
B．t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变
C．线圈转到图示位置时，线圈中磁通量变化率为零
D．线圈转动到图中位置时，感应电流方向为A-B-C-D-A
达标测试
B
2．一个电阻为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 ，以如图所示的角速度ω匀速转动，外电路电阻为R。
⑴转动过程中感应电动势的最大值有多大？
⑵线圈平面与磁感线夹角为600时的感应电动势多大？
参考答案
交变电流 交变电流 交流
直流
交变电流的产生过程 交变电流的产生过程分析
两个特殊位置
交变电流的变化规律 感应电动势的表达式
电压、电流的表达式
交流发电机 峰值表达式
正弦式交变电流的图像
课堂小结
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