【物理】51交变电流课件（人教版选修3-2）.ppt

人教版选修人教版选修3-2第五章第五章 交变电流交变电流第一节第一节 交变电流交变电流法拉第电磁感应定律告诉我们：穿过闭合电路的磁通量发生变化时，会产生感应电流，而磁通量变化的方式不同，产生的感应电流也不同，感应电流可以是恒定的，可以是变化的，可以是周期性变化的，本节我们将研究一种十分重要的周期性变化的电流正弦交变电流一、电流的分类 1.恒定电流 大小和方向都不随时间发生变化的电流。 2.直流电流 方向不随时间变化的电流。 3交变电流 大小和方向随时间周期性变化的电流。交流发电机的结构交流发电机的结构思考：这样的发电机是怎样产生交变电流的呢？思考：这样的发电机是怎样产生交变电流的呢？(甲) (乙)(丙)(丁)E I ，电流方向： .E , I , .E I ，电流方向： .=0=0有最大值有最大值有最大值a b有最大值有最大值baE , I , .= 0= 0有最大值二、交变电流的变化规律（1）线圈平面与磁感线垂直的位置叫中性）线圈平面与磁感线垂直的位置叫中性面。面。线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零（最大，但磁通量的变化率为零（ ab和和cd边都不切边都不切割磁感线），线圈中的电动势为零。割磁感线），线圈中的电动势为零。 （3 3）线圈平面每经过中性面一次，感应电流）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。方向改变两次。2.交变电流规律的推导交变电流规律的推导正弦式交流电流：电路中的电流、电压按正弦规律变化的电流 。 tEem sin tBse sin tIimsinR SE r在只含有电阻的电路中，适用于直流电路的欧姆在只含有电阻的电路中，适用于直流电路的欧姆定律也适用于交变电流电路。其等效电路图如上。定律也适用于交变电流电路。其等效电路图如上。设整个电路的电阻为设整个电路的电阻为R R 则：则：tUum sin 乙：示波器中的乙：示波器中的锯齿波扫描电压锯齿波扫描电压 丙：电子计算机丙：电子计算机中的矩形脉冲中的矩形脉冲 丁：激光通信丁：激光通信中的尖脉冲中的尖脉冲 甲：家庭电路中甲：家庭电路中的正弦交变电流的正弦交变电流 交流发电机的类型交流发电机的类型 交流发电机有两种，即交流发电机有两种，即_ 和和 其中转动的部分叫其中转动的部分叫，不动，不动的部分叫的部分叫发电机转子是由发电机转子是由、或其它动力机带动或其它动力机带动旋转磁极式旋转磁极式旋转电枢式旋转电枢式转子转子定子定子水轮机水轮机蒸汽轮机蒸汽轮机1在如图所示的几种电流随时间变化的图线中，属于交变电流的是 ，属于正弦交变电流的是 。tiABCDA B DA三、课堂练习三、课堂练习2 一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平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随时面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势随时间的变化规律如图所示，下面说法中正确的是间的变化规律如图所示，下面说法中正确的是( )：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变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大。 答案： D3. 交流发电机工作时的电动势的变化规律为 e=EmSint，如果线圈的频率f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=EmSin2t B. e=2EmSin2t C. e=2EmSin4t D. e=2EmSint 答案答案: B 4、 一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电动势的最大值为311V，线圈在磁场中转动的角速度100rad/s。 （1）写出感应电动势的瞬时值表达式。 （2）若该发电机只与含电阻的负载组成闭合电路，电路的 总电阻为100，试写出通过负载的电流强度的瞬时表达式，在t=1/120s时电流强度的瞬时值为多少？（3）线圈从中性面转过180度的过程中，电动势的最大值、平均值分别是多少？（4）转动过程中磁通量的变化率最大值是多少？答案答案（1）e=311Sin100t （2）I=3.11Sin（100*1/120）=3.11*1/2=1.55（A）（3）E m=311V E=N/t=2NBS/198V（4）/t=311/N（Wb/s）四、课堂总结：四、课堂总结： 1.交变电流交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。 直流电流：直流电流： 方向不随时间做周期性改变的电流方向不随时间做周期性改变的电流 2.交变电流的变化规律：交变电流的变化规律： 方向变化规律方向变化规律-线圈平面每经过中性面一次，感应电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。周，感应电流的方向改变两次。 大小变化规律大小变化规律-按正弦规律变化：按正弦规律变化： e=Emsint Em=BS叫电动势的最大值叫电动势的最大值 i=Imsint Im=Em/R叫电流的最大值叫电流的最大值 u=Umsint Um=ImR叫电压的最大值叫电压的最大值 如有N匝线圈，则NBsEm