教科版_选修3-2_ 第二章 交变电流 _ 1. 交变电流课件42张PPT
文档属性
| 名称 | 教科版_选修3-2_ 第二章 交变电流 _ 1. 交变电流课件42张PPT |  | |
| 格式 | ppt | ||
| 文件大小 | 7.9MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-11-16 14:18:26 | ||
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交变电流
直流电路
使用直流电的器件
一、复习引入
1、恒定电流：
2、直流电：
问：日常生产、生活用电也都是直流电吗？
强弱和方向都不随时间改变的电流叫恒定电流。
方向不随时间变化的电流叫做直流电,简称直流。
城市用电
高压输电
学校的电动门
教室里的日光灯
教室里的饮水机
二、观察思考：交流电的产生（演示实验）
得出交变电流的定义：
交变电流：强弱和方向都随时间周期性变化的电流。
注：交直流电的本质区别是电流方向是否改变
i
i
t
t
i
t
(A)
(B)
(C)
(D)
0
0
0
0
t
(E)
0
t
e
u
练习：判断以下电流（电压）和时间关系图象哪些属于直流，哪些属于交流。
正弦交流电是怎样产生的？
有什么特点呢？
前面由手摇发电机匀速转动产生的电流一种最简单、最基本的交变电流，因其电流随时间按正弦函数规律变化，故称为正弦交变电流，简称正弦交流电。
三、理论探究：正弦交流电的产生
（一）尝试推导：设线圈平面从垂直于磁场方向开始绕中轴开始匀速转动，角速度是ω．经过时间t，AB、CD宽L1，AD、BC长L2 ，磁感应强度是B。
B
v
A(B)
D(C)
t=0
θ
θ
线圈中将产生怎样的感应电动势？
t=0
1.线圈与中性面的夹角是多少？
2.AB边的速度多大？
3.AB边速度方向与磁场方向夹角是？
5.AB边中的感应电动势多大？ CD边呢？
6.线圈中的感应电动势多大？
t=0时,θ=0，此时的感应电动势e=0，线框所在平面称为中性面。
B
D(C)
v
A(B)
θ
θ
4.AB边垂直切割磁感线的速度是多少？
设s为线圈abcd的面积，则S=L1L2，n为发电机实际匝数，并令:
如果把线圈的两端与外电路 电阻相连, 组成闭合电路。则：
则：
a
o/
o
c
b
d
接负载
线圈平面在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动。
电流i随时间t变化的关系：
感应电动势e随时间t变化的关系：
外电路两端的电压u随时间t变化的关系：
＊正弦交流电的变化规律：
(t＝0时，线圈在中性面位置)
＊正弦交流电的产生条件:
示波器（观察电压随时间变化规律图）
变化规律：(t＝0时，线圈在中性面位置)如下表．
（二）讨论交流：
①何时磁通量最大？何时磁通量最小？
②何时电动势最大？何时电动势最小？
③线圈中的电流大小和方向如何变化？
B⊥S，φ最大，各边不切割磁感应线，无感应电动势，无感应电流
(a和e)
E=0 , I=0，Φ有最大值
B∥S，φ=0，垂直切割， E最大,感应电流最大,电流方向b—>a
(b)
(c)
B⊥S，φ最大，各边不切割磁感应线，无感应电流
E=0 , I=0，Φ有最大值
B∥S，φ=0，
a（b）d（c）垂直切割磁感应线， E最大,感应电流最大,电流方向a —>b
(d)
为了能更方便地说明第③个问题，我们将立体图转化为平面图来分析。
abcd
电流增大
abcd
电流减小
dcba
电流增大
dcba
电流减小
以电流abcd流向为正方向
i
o
T/4
2T/4
3T/4
T
π/2
π
3π/2
2π
ωt
t
Em
四：交流发电机简介
1、交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。
3、交变电流的变化规律：
（1）方向变化规律-------线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次；线圈转动一周，感应电流的方向改变两次。
（2）大小变化规律-------按正弦规律变化：
e=Emsinωt Em=NBSω叫电动势的最大值
i=Imsinωt Im是电流的最大值
u=Umsinωt Um是外电路电压的最大值
五、课堂小结
2、中性面：与磁场方向垂直的面。
例题、我国家用电是正弦交流电，其电压u 随时间t变化的关系是 ，下面说法正确的是 ( )
A.我国家用电的电压恒定为311V
B.我国家用电的电压的最大值是311V
C.t=0.01s时电压的瞬时值是0
D.我国家用电的电压大小在0到311V间 周期性变化
BCD
（1）线圈与磁感线垂直时
①感应电动势______,磁通量______ ，磁通量的变化率______ 。
②是电流方向_______________ 的位置。
（2）当线圈与磁感线平行时：
感应电动势______ ，磁通量______ 。磁通量的变化率______ 。
（3）线圈连续匀速转动的过程中：
电流的大小和方向都做______变化。
为零
最大
最大
为零
发生变化
周期性
练习：1、线圈平面在匀强磁场中绕垂直 于磁场的轴匀速转动的过程中：
为零
最大
2.关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，以下说法中正确的是 ( )
A．线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变
B．线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次
C．线圈平面每经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次
D．线圈转动一周，感应电动势和感应电流方向都要改变一次
C
课堂检测
1. 交流发电机工作时的电动势的变化规律为e=EmSinωt，如果转子的转速n提高一倍，其它条件不变，则电动势的变化规律将变化为( )
A.e=EmSin2ωt B. e=2EmSin2ωt
C. e=2EmSin4ωt D. e=2EmSinωt
2.影响产生感应电动势大小的因素可能是（ ）
A.线圈的面积 B.线圈的转速
C.磁场强弱 D.线圈电阻
3.如图:单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动。设线圈ab边长为20cm，ad边长为10cm，磁感应强度B=0.01T，线圈的转速n=50r/s，求：(1)电动势的最大值及对应的线圈位置;(2)t=0.01s时感应电动势为多大。
(1) 0.0628V 线圈平面与磁场方向平行 (2) 0
B
ABC
o
o/
B
a
b
c
d
ω
o
o/
B
a
b
c
d
ω
a
o/
o
c
b
d
谢谢！
直流电路
使用直流电的器件
一、复习引入
1、恒定电流：
2、直流电：
问：日常生产、生活用电也都是直流电吗？
强弱和方向都不随时间改变的电流叫恒定电流。
方向不随时间变化的电流叫做直流电,简称直流。
城市用电
高压输电
学校的电动门
教室里的日光灯
教室里的饮水机
二、观察思考：交流电的产生（演示实验）
得出交变电流的定义：
交变电流：强弱和方向都随时间周期性变化的电流。
注：交直流电的本质区别是电流方向是否改变
i
i
t
t
i
t
(A)
(B)
(C)
(D)
0
0
0
0
t
(E)
0
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e
u
练习：判断以下电流（电压）和时间关系图象哪些属于直流，哪些属于交流。
正弦交流电是怎样产生的？
有什么特点呢？
前面由手摇发电机匀速转动产生的电流一种最简单、最基本的交变电流，因其电流随时间按正弦函数规律变化，故称为正弦交变电流，简称正弦交流电。
三、理论探究：正弦交流电的产生
（一）尝试推导：设线圈平面从垂直于磁场方向开始绕中轴开始匀速转动，角速度是ω．经过时间t，AB、CD宽L1，AD、BC长L2 ，磁感应强度是B。
B
v
A(B)
D(C)
t=0
θ
θ
线圈中将产生怎样的感应电动势？
t=0
1.线圈与中性面的夹角是多少？
2.AB边的速度多大？
3.AB边速度方向与磁场方向夹角是？
5.AB边中的感应电动势多大？ CD边呢？
6.线圈中的感应电动势多大？
t=0时,θ=0，此时的感应电动势e=0，线框所在平面称为中性面。
B
D(C)
v
A(B)
θ
θ
4.AB边垂直切割磁感线的速度是多少？
设s为线圈abcd的面积，则S=L1L2，n为发电机实际匝数，并令:
如果把线圈的两端与外电路 电阻相连, 组成闭合电路。则：
则：
a
o/
o
c
b
d
接负载
线圈平面在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动。
电流i随时间t变化的关系：
感应电动势e随时间t变化的关系：
外电路两端的电压u随时间t变化的关系：
＊正弦交流电的变化规律：
(t＝0时，线圈在中性面位置)
＊正弦交流电的产生条件:
示波器（观察电压随时间变化规律图）
变化规律：(t＝0时，线圈在中性面位置)如下表．
（二）讨论交流：
①何时磁通量最大？何时磁通量最小？
②何时电动势最大？何时电动势最小？
③线圈中的电流大小和方向如何变化？
B⊥S，φ最大，各边不切割磁感应线，无感应电动势，无感应电流
(a和e)
E=0 , I=0，Φ有最大值
B∥S，φ=0，垂直切割， E最大,感应电流最大,电流方向b—>a
(b)
(c)
B⊥S，φ最大，各边不切割磁感应线，无感应电流
E=0 , I=0，Φ有最大值
B∥S，φ=0，
a（b）d（c）垂直切割磁感应线， E最大,感应电流最大,电流方向a —>b
(d)
为了能更方便地说明第③个问题，我们将立体图转化为平面图来分析。
abcd
电流增大
abcd
电流减小
dcba
电流增大
dcba
电流减小
以电流abcd流向为正方向
i
o
T/4
2T/4
3T/4
T
π/2
π
3π/2
2π
ωt
t
Em
四：交流发电机简介
1、交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。
3、交变电流的变化规律：
（1）方向变化规律-------线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次；线圈转动一周，感应电流的方向改变两次。
（2）大小变化规律-------按正弦规律变化：
e=Emsinωt Em=NBSω叫电动势的最大值
i=Imsinωt Im是电流的最大值
u=Umsinωt Um是外电路电压的最大值
五、课堂小结
2、中性面：与磁场方向垂直的面。
例题、我国家用电是正弦交流电，其电压u 随时间t变化的关系是 ，下面说法正确的是 ( )
A.我国家用电的电压恒定为311V
B.我国家用电的电压的最大值是311V
C.t=0.01s时电压的瞬时值是0
D.我国家用电的电压大小在0到311V间 周期性变化
BCD
（1）线圈与磁感线垂直时
①感应电动势______,磁通量______ ，磁通量的变化率______ 。
②是电流方向_______________ 的位置。
（2）当线圈与磁感线平行时：
感应电动势______ ，磁通量______ 。磁通量的变化率______ 。
（3）线圈连续匀速转动的过程中：
电流的大小和方向都做______变化。
为零
最大
最大
为零
发生变化
周期性
练习：1、线圈平面在匀强磁场中绕垂直 于磁场的轴匀速转动的过程中：
为零
最大
2.关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，以下说法中正确的是 ( )
A．线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变
B．线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次
C．线圈平面每经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次
D．线圈转动一周，感应电动势和感应电流方向都要改变一次
C
课堂检测
1. 交流发电机工作时的电动势的变化规律为e=EmSinωt，如果转子的转速n提高一倍，其它条件不变，则电动势的变化规律将变化为( )
A.e=EmSin2ωt B. e=2EmSin2ωt
C. e=2EmSin4ωt D. e=2EmSinωt
2.影响产生感应电动势大小的因素可能是（ ）
A.线圈的面积 B.线圈的转速
C.磁场强弱 D.线圈电阻
3.如图:单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动。设线圈ab边长为20cm，ad边长为10cm，磁感应强度B=0.01T，线圈的转速n=50r/s，求：(1)电动势的最大值及对应的线圈位置;(2)t=0.01s时感应电动势为多大。
(1) 0.0628V 线圈平面与磁场方向平行 (2) 0
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ABC
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谢谢！