变电流5_1交变电流课件新人教版选修3_2.ppt

1、第1节 交变电流, 学习目标定位 1了解交变电流的定义及交变电流是生产和生活中最常用的电流 2结合演示实验，掌握交变电流的产生过程 3本节重点是交变电流的特点及规律，要求同学们在理解的基础上应用规律解决实际问题,课前预习 自主学习,基础知识梳理,一、交变电流 1直流 电流的 不随时间变化的电流称为直流 恒定不变的直流称为恒定电流 2交变电流和 随时间做周期性变化的电流，简称交流如图所示为正弦式交变电流,方向,大小,大小,方向,二、正弦式交变电流的产生 1定义：按 的交变电流，简称正弦式电流 2产生条件 在匀强磁场中，线圈绕 于磁场方向的轴匀速转动如图所示：,正弦式规律变化,垂直,3中性面 (1

2、)定义：线圈与磁场 的平面 (2)特点：线圈与中性面重合时，磁通量 ，磁通量的变化率为 ，感应电动势为零，感应电流 方向线圈转动一周，感应电流方向改变 线圈平面与中性面垂直时，穿过线圈平面的磁通量 ，但磁通量的变化率为 ，产生的感应电动势为 ,垂直,最大,零,改变,两次,为零,最大,最大,4过程分析 当闭合线圈由 位置(上图O1O2位置)开始在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生的感应电动势随时间而变的函数是正弦函数 电动势e ，其中Em .这就是正弦交变电流,中性面,Emsint,nBS,知识精讲 易错辨析,教材要点解读,要点一 交变电流的产生,2过程分析：如图所示,线圈由甲

3、位置转到乙位置过程中，电流方向为badc. 线圈由乙位置转到丙位置过程中，电流方向为badc. 线圈由丙位置转到丁位置过程中，电流方向为abcd. 线圈由丁位置回到甲位置过程中，电流方向为abcd.,有的同学误认为当线圈平面与中性面重合时，穿过线圈平面的磁通量最大，感应电动势也应最大；当线圈平面与磁感线重合时，穿过线圈平面的磁通量为零，感应电动势也应为零,矩形线圈的面积为S，匝数为n，在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场的轴OO以角速度匀速转动当转到线圈平面与磁场垂直的图示位置时( ) A线圈中的电动势为nBS B线圈中的电动势为0 C穿过线圈的磁通量为0 D穿过线圈的磁通量变化率最大,

4、例 1,【解析】 当转到线圈平面与磁场垂直的图示位置时，线圈边框不切割磁感线，没有电动势的产生，A选项错误，B选项正确；此时穿过线圈的磁通量最大，C选项错误；根据法拉第电磁感应定律可知，磁通量的变化率与感应电动势成正比，此时穿过线圈的磁通量变化率为零，D选项错误 【答案】 B,【方法总结】 对于交变电流产生过程中各物理量的变化情况分析，应抓住中性面这个关键位置，特别注意的是此时穿过线框平面的磁通量虽最大，但磁通量的变化率却最小，等于零，电动势等于零，电流等于零因此磁通量的变化规律与感应电动势(感应电流)的变化规律恰好相反，一方增大时另一方恰好减小,(多选)下面方法能够产生正弦式交变电流的是(

5、),变式训练 1-1,解析：A、C、D中穿过线圈的磁通量均按正弦或余弦规律变化B中的导体棒不切割磁感线，不产生感应电动势，故也不会有交变电流产生 答案：ACD,要点二 交变电流的变化规律,(2)峰值 由eNBSsint可知，电动势的最大值，即峰值EmNBS. 交变电动势最大值由线圈匝数N、磁感应强度B、转动角速度及线圈面积S共同决定，与线圈的形状无关，与转轴的位置无关如图所示的几种情况，若N、B、S、相同，则电动势的最大值相同,如图是一台小型发电机示意图，矩形线圈在匀强磁场中绕OO轴匀速转动，磁场方向与转轴垂直，矩形线圈的面积S2.0102 m2，匝数N40匝，线圈电阻r1.0 .磁场的磁感应

6、强度B0.20 T线圈绕OO轴以100 rad /s的角速度匀速转动线圈两端外接电阻R9.0 的小灯泡求：,例 2,(1)线圈中产生的感应电动势的最大值； (2)从图示位置开始计时，写出通过灯泡的电流的瞬时值表达式； (3)从图示位置转过30过程中通过小灯泡的电荷量,【答案】 (1)16 V (2)i1.6cos100t(A) (3)8103 C,(多选)(2017松原期中)一个矩形线圈在匀强磁场中转动，产生的感应电动势e220sin100t(V)，则( ) A交流电的频率是100 Hz Bt0时，线圈位于中性面 C交流电的周期是0.02 s Dt0.05 s时，e有最大值,变式训练 2-1,

7、答案：BC,1用图象描述交变电流的变化规律(在中性面时t0)如下：,要点三 正弦式交变电流的图象,2几种不同类型的交变电流,(多选)如图，一边长为L的正方形均匀线圈，以AB边所在直线为轴在匀强磁场B中做匀速转动，线圈转动的角速度为，若以图示位置为零时刻，则下列选项反映四条边上的电势差随时间的变化正确的有( ),例 3,【答案】 AD,【方法总结】 解决正弦交变电流图象问题要明确以下两点： (1)明确交变电流的产生过程与图象的对应关系； (2)抓住线圈在转动过程中经过两个特殊位置时各物理量的情况,如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流

8、电的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是( )A在图中t0时刻穿过线圈的磁通量均为零 B线圈先、后两次周期相等 C交流电a的瞬时值表达式为u10sin5t(V) D交流电b的最大值为5 V,变式训练 3-1,答案：C,知识反馈 自查自评,课堂巩固训练,1(2017天津质检)如图所示，一个矩形线圈，在匀强磁场中绕一固定轴做匀速转动，当线圈处于图中所示位置时( )A磁通量和磁通量的变化率最大，感应电动势最小 B磁通量、磁通量的变化率和感应电动势都最大 C磁通量最小，磁通量的变化率和感应电动势最大 D磁通量、磁通量的变化率和感应电动势都最小,答案：C,2(2017福建期中)如图甲

9、所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生的交变电流如图乙所示，设沿abcda方向为电流正方向，则下列说法正确的是( )A乙图中ab时间段对应甲图中A至B图的过程 B乙图中bc时间段对应甲图中C至D图的过程 C乙图中d时刻对应甲图中的D图 D若乙图中d处是0.02 s，则1 s内电流的方向改变50次,解析：分析甲图可知，线圈从中性面位置开始计时，开始时，感应电流为零，乙图中ab时间段，感应电流大小减小，方向为正方向，根据楞次定律可知，感应电流方向为abcda，根据法拉第电磁感应定律可知，感应电流的大小在减小，对应甲图中B至C图的过程，A选项错误；乙图中bc时间段，感应电流方

10、向为负方向，大小在增大，故感应电流方向为adcba，对应甲图中C至D图的过程，B选项正确；乙图中d时刻，感应电流为零，磁通量的变化率为零，则磁通量最大，线圈平面与中性面重合，对应甲图中的A图，C选项错误；若乙图中d处是0.02 s，则周期为0.02 s，频率为50 Hz，电流方向在一个周期内改变两次，1 s内电流的方向改变了100 次，D选项错误 答案：B,3(多选)(2017广西桂林模拟)如图1所示，单匝矩形线框相邻两边分别长为L和2L，从中线OO处对折，且保持折角90不变如图2所示，使线框在水平向右的匀强磁场中以角速度绕坚直方向的OO轴匀速转动匀强磁场的磁感应强度大小为B，线框电阻为R，从

11、图2所示位置(线框的OOCD部分与中性面重合)开始计时，取ABCDA为线框中感应电流的正方向，下列说法正确的是( ),答案：BC,4(多选)如图甲所示为一个矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动线圈内磁通量随时间t变化如图乙所示，则下列说法中正确的是( )At1时刻线圈中的感应电动势最大 Bt2时刻ab的运动方向与磁场方向垂直 Ct3时刻线圈平面与中性面重合 Dt4、t5时刻线圈中感应电流的方向相同,答案：BC,5一个面积为S的矩形单匝线圈在匀强磁场中以某一条边为轴匀速转动(轴垂直于磁场方向)，线圈中的感应电动势e与时间t的关系如图所示，感应电动势的最大值和变化周期已在图中标出求：,