物理人教版(2019)选择性必修第二册3.1交变电流 课件(共18张ppt)

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名称 物理人教版(2019)选择性必修第二册3.1交变电流 课件(共18张ppt)
格式 pptx
文件大小 9.7MB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2024-04-10 19:42:28

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文档简介

(共18张PPT)
第三章 交变电流
1 交变电流
高中物理选择性必修二
学习目标
1、知道交变电流和直流的概念。
2、理解交变电流的产生过程,会分析电动势和电流的变化规律。
3、知道交变电流的瞬时值、峰值的物理含义,会书写电流、电压、电动势的瞬时值表达式。知道中性面的物理特点。
一、交变电流
直流电(DC):方向不随时间变化的电流。
交流电(AC):方向随时间周期性变化的电流。
0
i
t
恒定电流
轴上下都有图像的一定是交流电
二、交变电流的产生
发电机的基本构造
装置中两磁极之间产生的磁场可近似为匀强磁场,为了便于观察,图中只画出了其中的一匝线圈。线圈的AB边连在金属滑环K上,CD边连在滑环L上;导体做的两个电刷E、F分别压在两个滑环上,线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接。线圈逆时针转动。
AD、BC边不切割磁感线,不产生感应电动势;AB、CD切割磁感线,产生感应电动势。
二、交变电流的产生

v∥B,没有边切割磁感线。
此时位置称之为--中性面
E=0,I=0
B⊥S,φ最大
D(C)
二、交变电流的产生

D(C)
AB、DC边垂直切割磁感应线
E最大,I最大
感应电流方向DCBA
B∥S,φ=0
二、交变电流的产生

D(C)
v∥B,没有边切割磁感线。
此时位置称之为--中性面
E=0,I=0
B⊥S,φ最大
二、交变电流的产生

D(C)
AB、DC边垂直切割磁感应线
E最大,I最大
感应电流方向ABCD
B∥S,φ=0
二、交变电流的产生
整理规律:
中性面:与B垂直的面
线框处于中性面位置时:

②均为0
③最大
④中性面上电流改变方向
[一周期电流方向改变两次]
平行面:与B平行的面
线框处于平行面位置时:

②最大
③=0
Φ与关系:一个最大时,另一个为0,不可能同时达到最大
二、交变电流的产生
设电流方向DCBA的方向记为正,反之为负,在横坐标轴上标出线圈到达图中甲乙丙丁几个位置时对应的时刻,大致画出感应电流随时间变化的曲线。
正弦函数?
三、交变电流的变化规律
推导正弦式交变电流瞬时值的表达式
在磁感应强度为B的匀强磁场中,矩形线圈AB边长为l,AD边长为d,逆时针绕垂直于磁场的轴匀速转动,角速度为ω,以B、S垂直的中性面(如甲图)作为零时刻,经时间t,线圈中的感应电动势是多少?
正弦式交变电流
分析:
(1)线圈转过的角度
(2)AB和CD的线速度
(3) 与B垂直的速度
(4)AB边产生的感应电动势
(5) CD边产生的感应电动势
(6) 整个线圈产生的感应电动势
若线圈为N匝
三、交变电流的变化规律
(1)由可知,电动势的峰值。
(2)交变电动势的最大值,由线圈匝数N、磁感应强度B、转动角速度ω及线圈面积S决定,与线圈的形状无关,与转轴的位置无关,但转轴必须垂直于磁场,因此如图所示几种情况,若N、B、S、ω相同,则电动势的最大值相同。
线框的的电动势的变化规律为
峰值:
若平行,无法产生交流电
三、交变电流的变化规律
交流发电机与电阻连接
电阻的电压与电流的变化规律
设发电机的内阻为r,负载电阻的阻值为R,则通过负载的电流和两端的电压为:
峰值:Em、Im和Um 分别是电动势、负载的电流和电压最大值
瞬时值:e 、i、和u 分别是电动势、负载的电流和电压的瞬时值
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。
三、交变电流的变化规律
以上表达形式仅在从中性面开始计时的情况下成立
三、交变电流的变化规律
正弦式电流是最简单、最基本的交变电流。电力系统中应用的大多是正弦式电流。在电子技术中也常遇到其他形式的交流。
三、交变电流的变化规律
补充:余弦式交变电流
推导余弦式交变电流瞬时值的表达式
在磁感应强度为B的匀强磁场中,矩形线圈AB边长为l,AD边长为d,逆时针绕垂直于磁场的轴匀速转动,角速度为ω,以B、S平行的平行面(如乙图)作为零时刻,经时间t,线圈中的感应电动势是多少?
分析:
(1)线圈转过的角度
(2)AB和CD的线速度
(3) 与B垂直的速度
(4)AB边产生的感应电动势
(5) 整个线圈产生的感应电动势
若线圈为N匝
三、交变电流的变化规律
补充:余弦式交变电流
t
o
e





以B、S平行时作为零时刻
若题目中要写电动势的瞬时表达式,看清从哪个位置开始。
判断方法:看0时刻时,的关系:
,不切割,
,切割,(最大)
四、交流发电机
说明:无论哪种发电机,转动的部分叫转子,不动的部分叫定子。