人教版高中物理选择性必修第二册第3章交变电流第1节交变电流课件（28页PPT）

(共28张PPT)
第三章　交变电流
第1节　交变电流
1.了解交变电流和直流的概念，会区分交流和直流。
2.了解交变电流的产生过程，会判断电流方向。
3.掌握交变电流的变化规律，会推导正弦式交变电流瞬时值表达式。 能用公式和图像描述正弦式交变电流。
4.了解交流发动机的组成和种类。
学习任务一 交变电流　交变电流的产生
教材新知梳理
1. 恒定电流：电压、电流不随 发生变化的电流。
时间　
周期性　
交流　
AC
方向　
DC
4. 交变电流的产生
（1）产生条件（正弦式）：线圈在 磁场中绕 磁场方向 的轴 转动。
匀强　
垂直于　
匀速　
（2）过程分析（如图所示）
（3）中性面：线圈平面与磁场 的位置。
垂直　
关键核心突破
如图所示，线圈绕OO'轴沿逆时针方向匀速转动，思考下列问题：
（1）线圈转动一周的过程中，线圈中的电流方向如何变化？
提示：（1）
转动过程 电流方向
甲→乙 B→A→D→C
乙→丙 B→A→D→C
丙→丁 A→B→C→D
丁→甲 A→B→C→D
（2）线圈转动过程中，当产生的感应电流有最大值和最小值时线圈分别在 什么位置？
提示：（2）线圈转到乙或丁位置时线圈中的感应电流最大。线圈转到甲或 丙位置时线圈中的感应电流最小且为零。
解析：选项A、B、C中e的方向均发生了变化，故它们属于交变电流，但 不是正弦式交变电流；选项D中e的方向未变化，故是直流电。故A、B、 C正确。
ABC
D
A. 转到图甲位置时，通过线圈的磁通量变化率最大
B. 转到图乙位置时，线圈中产生的感应电动势为零
C. 转到图丙位置时，线圈中产生的感应电流最大
D. 转到图丁位置时，AB边感应电流方向为A→B
解析：转到图甲位置时，线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，但磁通量变 化率为零，A错误；转到图乙位置时，线圈产生的感应电动势最大，B错误； 转到图丙位置时，线圈位于中性面位置，此时感应电流最小，C错误；转到 图丁位置时，根据楞次定律可知AB边感应电流方向为A→B，D正确。
学习任务二 交变电流的变化规律　交流发电机
教材新知梳理
1. 交变电流的变化规律
（1）从中性面开始计时，交变电流的表达式：e＝ ，
u＝ ，i＝ ，Φ＝ 。其中Em、Um、Im、 Φm分别为电动势、电压、电流、磁通量的峰值。
Emsin ωt　
Umsin ωt　
Imsin ωt　
Φmcos ωt　
（2）正弦式交变电流的图像（如图所示）
2. 交流发电机
（1）基本组成：产生感应电动势的 （电枢）和产生磁场的 。
（2）分类
①旋转电枢式发电机： 转动， 不动，输出电压一般不超 过 V。
②旋转磁极式发电机： 转动， 不动，能够产生几千伏到几 万伏的电压，输出功率可达几百兆瓦。
线圈　
磁体
电枢　
磁极　
500　
磁极　
电枢　
（3）工作过程：发电机的转子由蒸汽轮机、水轮机等带动，蒸汽轮机、水 轮机将 传递给发电机，发电机将机械能转化为 ，输送给 外电路。
机械能　
电能　
关键核心突破
如图所示，线圈平面从中性面开始转动，经过时间t到达图示位置，线圈匀速 转动的角速度为ω，AD边的长度为lAD，AB边的长度为lAB，试分析回答下列 问题。
（1）线圈转过的角度为多少？
（1）线圈转过的角度为ωt。
（2）AB边的线速度跟磁感线方向的夹角θ为多少？
（2）AB边的线速度跟磁感线方向的夹角θ＝ωt。
（3）AB边转动的线速度大小为多少？
（4）写出AB边产生的感应电动势（设线圈面积为S）的表达式。
（5）写出整个线圈产生的感应电动势的表达式。
（5）整个线圈产生的感应电动势e＝2eAB＝BSωsin ωt。
（6）若线圈为N匝，则感应电动势的表达式怎样？
（6）若线圈为N匝，则e＝NBSωsin ωt。
（1）转动过程中线圈中感应电动势的最大值；
（2）从图示位置（线圈平面与磁感线平行）开始计时，感应电动势的瞬时 值表达式；
（3）由图示位置转过30°角时电路中电流的瞬时值；
（5）电阻R两端电压的瞬时值表达式。
A
A. 在图甲位置时，线圈中的磁通量最大，
感应电流为零
B. 从图乙位置开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系式为i＝Imsin ωt
C. 在图丙位置时，线圈中的磁通量最大，磁通量的变化率也最大
D. 在图丁位置时，感应电动势最大，CD边电流方向为C→D
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解析：在图甲位置时，线圈中的磁通量最大，感应电流为零，A正确；从图 乙位置开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系式为i＝Imcos ωt，B错误； 在图丙位置时，线圈中的磁通量最大，磁通量的变化率为0，感应电流为0， C错误；在图丁位置时，感应电动势最大，CD边电流方向为D→C，D错误。
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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，感应电动势达到最大
D. 该线圈产生的感应电动势的图像如图乙所示
B
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3. 如图所示，矩形线圈匝数N＝100匝，LAB＝30 cm，LAD＝20 cm，匀强磁 场的磁感应强度B＝0.8 T，线圈绕轴OO'从图示位置开始匀速转动，角速度 ω＝100π rad/s，试求：
（1）穿过线圈的磁通量最大值Φm为多大？
（1）0.048 Wb　
解析：（1）当线圈转至与磁感线垂直时，磁通量有最大值，为Φm＝BS＝ 0.8×0.3×0.2 Wb＝0.048 Wb。
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（2）线圈产生的感应电动势最大值Em为多大？
（2）480π V
解析： （2）线圈平面与磁感线平行时，感应电动势有最大值，为Em＝NBSω＝480π V。
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（3）写出感应电动势e随时间变化的表达式。
（3）e＝480πcos （100πt） V　
解析： （3）从图示位置开始计时，电动势的瞬时表达式为e＝Emcos ωt＝480πcos （100πt） V。
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（4）从图示位置开始匀速转动30°过程中，线圈中产生的平均电动势为 多少？
（4）1 440 V
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