高二物理交变电流课件
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课件33张PPT。第一节 交变电流学习目标：2．理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面。3．掌握交变电流的变化规律及表示方法。4．理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义。1.理解交变电流、直流的概念。转子定子【演示实验】把交流发电机接到电流表上。
请同学们注意观察电流表指针摆动的情况？现象：指针左右摆动。为什么会出现这种现象呢？概念:1.交变电流:
大小和方向都随时间做周期性的变化.
简称交流（AC）2.直流电:
方向不随时间变化的电流（DC）
恒定电流:大小和方向不随时间变化的电流
观察下列几个电流与时间的图象,判断哪些是交变电流（1）（2）（5）一、交变电流(交流电)的产生
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. (甲) B⊥S， Φ最大， E=0 , I=0 没有边切割磁感应线中性面：线圈平面与磁感线垂直的位置叫做中性面B∥S，φ=0，E最大，I最大，
(乙)a（b）、d（c）边垂直切割磁感应线，感应电流方向 a到b
(丙)B⊥S， Φ最大， E=0 , I=0
又见中性面B∥S，φ=0，E最大，I最大，
感应电流方向b到a （丁）那么整个连续的过程是怎么样的呢？0最大0反向最大特点：a. 磁通量Φ为0
b. E最大，磁通量的变化率ΔΦ/Δt最大
（1）（甲）（丙）中性面（线圈与磁感线垂直的平面）（2）（乙）（丁）最大值面（线圈垂直中性面）结论：特点: a. 磁通量Φ最大b. E＝0，磁通量的变化率ΔΦ/Δt为零c. 当线圈转至中性面时，电流方向发 生改变d. 线圈转动一周电流方向改变两次
二、交变电流的变化规律 问题1、若单匝线框所处位置与中性面垂直,设磁感应强度大小为B ,ab边和cd边长均为L1,ad边和bc边长为L2,线框绕垂直于磁场并且过ad和bc边中点的轴旋转,角速度大小为ω. 问: ab边和cd边切割产生的电动势分别是多大? 中性面E =Eab+Ecd=BL1v5+BL1v6=BL1L2ω=BsωacdHF中性面问题2.若单匝线框从中性面开始转动,经过一段时间t,在这一时刻整个线框产生的电动势又是多大?问题2.若单匝线框从中性面开始转动,经过一段时间t,在这一时刻整个线框产生的电动势又是多大?中性面中性面e=BSωsinωt=Emsinωt瞬时值峰值问题3.若n匝线框从中性面开始转动,经过一段时间t,在这一时刻整个线框产生的电动势又是多大?中性面问题4.若有n匝线框在匀速转动,整个线框的总电阻为r,外电阻为R,则通过电阻的电流和电阻两端的电压分别是多少?中性面问题5.前面是用表达式表示交流电的变化规律,怎样用图象表示交流电的变化规律?作图时规定感应电动势正方向为dcbad作图时规定感应电流正方向为dcbad思考：线圈在什么位置电流方向会发生
改变？
思考：若线框从垂直中性面开始计时，在t时刻线圈中的感应电动势？并画出图象。e=nBsωcosωt=EmcosωtEm 通过以上分析可知：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，可以得到按正弦规律变化的交变电流,这种交变电流叫做正弦式交变电流,简称正弦式电流.
在目前的电力系统中应用的大多是正弦式电流.
本节课小结:3、正弦式交变电流的规律:(从中性面开始计时)
2、中性面的特点：1、交变电流:大小和方向都随时间做周期性的变化磁通量最大为Φm；
e=0；电流方向改变。（若从垂直中性面开始计时：e=Emcosωt i=Imcosωt u=Umcosωt )4、交变电流的图像：正（余）弦曲线课堂巩固：例1 线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交变电流的图象如图所示，由图示可知（ ）
A、在A和C时刻线圈处于磁通量变化率最大位置 B、在A和C时刻穿过线圈的磁通量为最大 C、在B时刻到D时刻线圈转过的角度为π弧度 D、若从B时刻到D时刻经过0.01s，则在1s内交变电流的方向改变100次 ACD例2 如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=2 T，匝数n=6的矩形线圈abcd绕中心轴OO′匀速转动，角速度ω=200 rad/s。已知ab=0.1 m，bc=0.2 m，
（1）感应电动势的最大值；
（2）设时间t=0时线圈平面与磁感线垂直，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；1、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e随时间t的变化如图所示。下面说法中正确的（ ）
A．t1时刻通过线圈的磁通量为零
B．t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大
C．t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大
D．每当e转换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大D课堂练习：2、如图，匀强磁场的磁感应强度B=2 T，匝数n=6的矩形线圈abcd绕中心轴OO′匀速转动，转速n=50 r/s。已知 ab=0.1 m，bc=0.2 m，线圈的总电阻R=12Ω， 试求： （1）线圈中感应电动势和感应电流的最大值；
（2）从中性面开始计时，当ωt=30°时，线圈中感应电动势和感应电流的瞬时值各是多大？
请同学们注意观察电流表指针摆动的情况？现象：指针左右摆动。为什么会出现这种现象呢？概念:1.交变电流:
大小和方向都随时间做周期性的变化.
简称交流（AC）2.直流电:
方向不随时间变化的电流（DC）
恒定电流:大小和方向不随时间变化的电流
观察下列几个电流与时间的图象,判断哪些是交变电流（1）（2）（5）一、交变电流(交流电)的产生
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. (甲) B⊥S， Φ最大， E=0 , I=0 没有边切割磁感应线中性面：线圈平面与磁感线垂直的位置叫做中性面B∥S，φ=0，E最大，I最大，
(乙)a（b）、d（c）边垂直切割磁感应线，感应电流方向 a到b
(丙)B⊥S， Φ最大， E=0 , I=0
又见中性面B∥S，φ=0，E最大，I最大，
感应电流方向b到a （丁）那么整个连续的过程是怎么样的呢？0最大0反向最大特点：a. 磁通量Φ为0
b. E最大，磁通量的变化率ΔΦ/Δt最大
（1）（甲）（丙）中性面（线圈与磁感线垂直的平面）（2）（乙）（丁）最大值面（线圈垂直中性面）结论：特点: a. 磁通量Φ最大b. E＝0，磁通量的变化率ΔΦ/Δt为零c. 当线圈转至中性面时，电流方向发 生改变d. 线圈转动一周电流方向改变两次
二、交变电流的变化规律 问题1、若单匝线框所处位置与中性面垂直,设磁感应强度大小为B ,ab边和cd边长均为L1,ad边和bc边长为L2,线框绕垂直于磁场并且过ad和bc边中点的轴旋转,角速度大小为ω. 问: ab边和cd边切割产生的电动势分别是多大? 中性面E =Eab+Ecd=BL1v5+BL1v6=BL1L2ω=BsωacdHF中性面问题2.若单匝线框从中性面开始转动,经过一段时间t,在这一时刻整个线框产生的电动势又是多大?问题2.若单匝线框从中性面开始转动,经过一段时间t,在这一时刻整个线框产生的电动势又是多大?中性面中性面e=BSωsinωt=Emsinωt瞬时值峰值问题3.若n匝线框从中性面开始转动,经过一段时间t,在这一时刻整个线框产生的电动势又是多大?中性面问题4.若有n匝线框在匀速转动,整个线框的总电阻为r,外电阻为R,则通过电阻的电流和电阻两端的电压分别是多少?中性面问题5.前面是用表达式表示交流电的变化规律,怎样用图象表示交流电的变化规律?作图时规定感应电动势正方向为dcbad作图时规定感应电流正方向为dcbad思考：线圈在什么位置电流方向会发生
改变？
思考：若线框从垂直中性面开始计时，在t时刻线圈中的感应电动势？并画出图象。e=nBsωcosωt=EmcosωtEm 通过以上分析可知：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，可以得到按正弦规律变化的交变电流,这种交变电流叫做正弦式交变电流,简称正弦式电流.
在目前的电力系统中应用的大多是正弦式电流.
本节课小结:3、正弦式交变电流的规律:(从中性面开始计时)
2、中性面的特点：1、交变电流:大小和方向都随时间做周期性的变化磁通量最大为Φm；
e=0；电流方向改变。（若从垂直中性面开始计时：e=Emcosωt i=Imcosωt u=Umcosωt )4、交变电流的图像：正（余）弦曲线课堂巩固：例1 线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交变电流的图象如图所示，由图示可知（ ）
A、在A和C时刻线圈处于磁通量变化率最大位置 B、在A和C时刻穿过线圈的磁通量为最大 C、在B时刻到D时刻线圈转过的角度为π弧度 D、若从B时刻到D时刻经过0.01s，则在1s内交变电流的方向改变100次 ACD例2 如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=2 T，匝数n=6的矩形线圈abcd绕中心轴OO′匀速转动，角速度ω=200 rad/s。已知ab=0.1 m，bc=0.2 m，
（1）感应电动势的最大值；
（2）设时间t=0时线圈平面与磁感线垂直，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；1、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e随时间t的变化如图所示。下面说法中正确的（ ）
A．t1时刻通过线圈的磁通量为零
B．t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大
C．t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大
D．每当e转换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大D课堂练习：2、如图，匀强磁场的磁感应强度B=2 T，匝数n=6的矩形线圈abcd绕中心轴OO′匀速转动，转速n=50 r/s。已知 ab=0.1 m，bc=0.2 m，线圈的总电阻R=12Ω， 试求： （1）线圈中感应电动势和感应电流的最大值；
（2）从中性面开始计时，当ωt=30°时，线圈中感应电动势和感应电流的瞬时值各是多大？