浙江专高中物理交变电流交变电流新人教.pptx

内容索引知识探究题型探究达标检测第1页/共32页知识探究1第2页/共32页一、对交变电流的认识一、对交变电流的认识导学探究导学探究(1)把图1所示电路接在干电池的两端时，可以观察到什么现象？当接在干电池两端时，只有一个发光二极管会亮 答案图1(2)把图1中电路接在手摇式发电机两端时，又会观察到怎样的现象？并解释看到的现象当接在手摇式发电机两端时，两个发光二极管间或的闪亮，原因是发电机产生与直流不同的电流，两个发光二极管一会儿接通这一个，一会儿再接通另外一个，电流方向不停地改变 答案第3页/共32页知识梳理知识梳理1.交变电流：大小和方向随时间做 变化的电流叫交变电流，简称 .2.不随时间变化的电流称为直流.注意：对直流电流和交变电流的区分主要是看 .3.正弦式交变电流：按 规律变化的交变电流叫正弦式交变电流，简称 .交流方向电流方向是否变化正弦正弦式电流周期性第4页/共32页即学即用即学即用判断下列说法的正误.(1)交变电流的大小一定随时间变化.()(2)大小和方向都不随时间变化的电流才是直流电.()(3)交变电流的大小可以不变，但方向一定随时间周期性变化.()第5页/共32页二、交变电流的产生二、交变电流的产生导学探究导学探究假定线圈绕OO轴沿逆时针方向匀速转动，如图2甲至丁所示.请分析判断并填空.图2 第6页/共32页转动过程电流方向甲乙_乙丙_丙丁_丁甲_(填“ABCD”或“BADC”)2.在甲、乙、丙、丁四个位置中，线圈转到 或 位置时线圈中的电流最小，为零.线圈转到 或 位置时线圈中电流最大.BADCBADCABCDABCD甲丙乙丁图2 第7页/共32页1.正弦式交变电流的产生条件：将闭合矩形线圈置于 磁场中，并绕 方向的轴 转动.2.中性面：线圈平面与磁感线 时的位置.(1)线圈处于中性面位置时，穿过线圈的 ，但线圈中的电流为 .(2)线圈每次经过中性面时，线圈中感应电流的方向都要改变.线圈转动一周，感应电流的方向改变 次.匀强知识梳理知识梳理匀速垂直垂直磁场最大零两第8页/共32页即学即用即学即用判断下列说法的正误.(1)只要线圈在磁场中转动，就可以产生交变电流.()(2)线圈在通过中性面时磁通量最大，电流也最大.()(3)线圈在通过垂直中性面的平面时电流最大，但磁通量为零.()(4)线圈在通过中性面时电流的方向发生改变.()第9页/共32页1.正弦式交变电流电动势的瞬时值表达式：正弦式交变电流电动势的瞬时值表达式：(1)当从中性面开始计时：e .(2)当从与中性面垂直的位置开始计时：e .2.正弦式交变电流电动势的峰值表达式：正弦式交变电流电动势的峰值表达式：(1)Em .(2)峰值与线圈的形状 ，与转动轴的位置 .(填“有关”或“无关”)Emsin t知识梳理知识梳理Emcos t三、交变电流的变化规律三、交变电流的变化规律nBS无关无关第10页/共32页有一个正方形线圈的匝数为10匝，边长为20 cm，线圈总电阻为1，线圈绕OO轴以10 rad/s的角速度匀速转动，如图3所示，匀强磁场的磁感应强度为0.5 T，该线圈产生的交变电流电动势的峰值为_，电流的峰值为_，若从中性面位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为_.即学即用即学即用图3 答案解析6.28 V6.28 Ae6.28sin 10t V第11页/共32页2题型探究第13页/共32页【拓展深化拓展深化】例例1(多选)矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面内的轴匀速转动时产生了交变电流，下列说法正确的是 A.当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大B.当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零C.每当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流的方向就改变一次D.线框经过中性面时，各边切割磁感线的速度为零一、交变电流的产生 答案解析第14页/共32页【变式训练变式训练】归纳总结归纳总结搞清两个特殊位置的特点：搞清两个特殊位置的特点：第16页/共32页二、交变电流的变化规律1.峰值表达式峰值表达式2.正弦交变电流的瞬时值表达式正弦交变电流的瞬时值表达式(1)从中性面位置开始计时eEmsin t，iImsin t，UUmsin t(2)从与中性面垂直的位置开始计时eEmcos t，iImcos t，UUmcos t.第17页/共32页例例2一矩形线圈，面积是0.05 m2，共100匝，线圈电阻r2，外接电阻R8，线圈在磁感应强度B T的匀强磁场中以10 rad/s的角速度绕垂直于磁感线的轴匀速转动，如图4所示，若从中性面开始计时，求：(1)线圈中感应电动势的瞬时值表达式；答案解析图4e50sin(10t)V线圈产生的感应电动势最大值EmNBS50 V，由此得到的感应电动势瞬时值表达式为eEmsin t50sin(10t)V.第18页/共32页(2)外电路R两端电压瞬时值的表达式.答案解析图4u40sin(10t)V第19页/共32页针针对对训训练练一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图5所示，则下列说法中正确的是图5A.t0时刻线圈平面与中性面垂直B.t0.01 s时刻的变化率达到最大C.t0.02 s时刻感应电动势达到最大D.t0.03 s时刻感应电动势为零 答案解析第20页/共32页方法点拨方法点拨(1)求交变电流瞬时值的方法确定线圈转动从哪个位置开始计时；确定表达式是正弦函数还是余弦函数；确定转动的角速度2n(n的单位为r/s)、峰值EmNBS；写出表达式，代入角速度求瞬时值.(2)线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电流与线圈的形状无关.如图6所示，若线圈的面积与例2题图所示线圈面积相同，则答案完全相同.图6第22页/共32页例例3处在匀强磁场中的矩形线圈abcd以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab边垂直.在t0时刻，线圈平面与纸面重合，如图7所示，线圈的cd边离开纸面向外运动.若规定沿abcda方向的感应电流为正，则图中能反映线圈中感应电流i随时间t变化的图象是三、交变电流的图象图7第23页/共32页 答案解析线圈在磁场中从图示位置开始匀速转动时可以产生按余弦规律变化的交流电.对于图示起始时刻，线圈的cd边离开纸面向外运动，速度方向和磁场方向垂直，产生的电动势的瞬时值最大；用右手定则判断出电流方向为逆时针方向，与规定的正方向相同，所以C对.图7第24页/共32页技巧点拨技巧点拨1.从中性面开始计时是正弦曲线，从垂直中性面开始计时是余弦曲线.2.由楞次定律或右手定则判断感应电流的方向.第25页/共32页达标检测3第26页/共32页1.(多选)如图所示的图象中属于交变电流的有 答案解析1234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.第27页/共32页2.(2015宁波高二检测)如图所示，面积均为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度匀速转动，下列选项中能产生正弦交变电动势eBSsin t的是 答案1234第28页/共32页3.(多选)如图8甲所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴OO以恒定的角速度转动.从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈中产生的交变电流按照如图乙所示的余弦规律变化，则在t 时刻 答案解析1234图8A.线圈中的电流最大B.穿过线圈的磁通量为零C.线圈所受的安培力为零D.线圈中的电流为零第29页/共32页【变式训练变式训练】4.一台发电机产生正弦式电流，如果e400sin 314t(V)，那么电动势的峰值是多少？线圈匀速转动的角速度是多少？如果这个发电机的外电路只有电阻元件，总电阻为2 k，写出电流瞬时值的表达式.答案解析1234400 V100 rad/si0.2sin 314t(A)根据电动势的瞬时值表达式可知，电动势的峰值Em400 V，线圈的角速度314 rad/s100 rad/s由欧姆定律得Im 0.2 A，所以电流瞬时值表达式为i0.2sin 314t(A).第31页/共32页