物理选修人教新课标交变电流课件教案资料.ppt

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1、物理选修人教新课标交变电流课件发光二极管特征：1、单向导电性；2、争相输入电流才发光实验操作：实验时开始摇动发电机的速度要慢，可以观察到两个发光二极管轮流发光的情况；转速微微加快，两个发光二极管几乎同时闪闪发光，就分不出先后了。eoEmT/4T/42T/42T/43T/43T/4T T/2/23 3/2/22 2tt t 二、交变电流的产生二、交变电流的产生交变电流产生条件：线圈在磁场中绕垂交变电流产生条件：线圈在磁场中绕垂 直于磁场的轴转动直于磁场的轴转动交变电流产生示意图：交变电流产生示意图：假定线圈沿逆时针方向匀速转动，如图甲至乙。考虑下面几个假定线圈沿逆时针方向匀速转动，如图甲至乙。考

2、虑下面几个问题。问题。1、图中，在线圈由、图中，在线圈由甲转到乙的过程中，甲转到乙的过程中，AB边中电流向哪个方边中电流向哪个方向流动？向流动？2、在线圈由丙转到丁的过程中，、在线圈由丙转到丁的过程中，AB边中电流向哪个方向动？边中电流向哪个方向动？3、当线圈转到什么位置时线圈中没有电流，转到什么位置时、当线圈转到什么位置时线圈中没有电流，转到什么位置时线圈中电流最大线圈中电流最大?4、大致画出通过电流表的电流随时间变化的曲线，从、大致画出通过电流表的电流随时间变化的曲线，从E经过经过负载流向负载流向F的电流记为正，反之为负。在横坐标上标出线圈到达的电流记为正，反之为负。在横坐标上标出线圈到达

3、甲、乙、丙、丁几个位置时对应的时刻。甲、乙、丙、丁几个位置时对应的时刻。BS最大最大 E=0=0I=0=0中性面中性面垂直磁场方向的平面叫做垂直磁场方向的平面叫做中性面。中性面。线圈经过线圈经过中性面中性面时，时，最大最大，但线圈，但线圈中的中的电动势为零电动势为零(V/B)A(B)D(C)过程分析过程分析将立体图转化为平面将立体图转化为平面图图=0=0BS=0=0E E最大最大 I I最大最大感应电流方向感应电流方向B到到A线圈与磁场平行时，线圈与磁场平行时，最小最小，但线，但线圈中的圈中的电动势最大电动势最大(VB)A(B)D(C)最大最大D(C)A(B)BBS最大最大E=0 I=0中性面

4、中性面BS=0E、I最大最大感应电流方向感应电流方向C到到DV/BVBD(C)A(B)B线圈平面与磁感线垂直的位置线圈平面与磁感线垂直的位置（1 1）线圈经过）线圈经过中性面中性面时，穿过线圈的时，穿过线圈的磁通量最磁通量最大大，但磁通量的变化率为零，线圈中的，但磁通量的变化率为零，线圈中的电动势电动势为零为零（3 3）线圈经过中性面时，电流将改变方向，线）线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动圈转动一周一周，两次两次经过中性面，电流方向改变经过中性面，电流方向改变两次两次（2）线圈经过垂直中性面时，穿过线圈的线圈经过垂直中性面时，穿过线圈的磁磁通量为零通量为零，但磁通量的变化率最大，线圈

5、中的，但磁通量的变化率最大，线圈中的电动势为最大。电动势为最大。中性面中性面矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面的轴匀速转动时产生了交变电流，下列说法面的轴匀速转动时产生了交变电流，下列说法正确的是正确的是()A当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大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，线框中的感应电动当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零势也为零C每当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流方每当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流方向就改变一次向就改变一次D线框经过中性面时，各边不切割磁感线线框经过中性面时，各边

6、不切割磁感线例例1CD变式训练变式训练1.如图所示为演示交变电流产生的装置图，如图所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，正确的说法是关于这个实验，正确的说法是()A线圈每转动一周，指针左右摆动两次线圈每转动一周，指针左右摆动两次B图示位置为中性面，线圈中无感应电流图示位置为中性面，线圈中无感应电流C图示位置图示位置ab边的感应边的感应电流方向为电流方向为abD线圈平面与磁场方向线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零平行时，磁通量变化率为零C则有 e e为电动势在时刻为电动势在时刻t t的瞬时值，的瞬时值，E Em m为电动势的为电动势的最大值（峰值）最大值（峰值）三、三、交变电流的

7、变化规律交变电流的变化规律 以线圈经过中性面开始计时，在时刻以线圈经过中性面开始计时，在时刻t t线圈线圈中的感应电动势（中的感应电动势（abab和和cdcd边切割磁感线边切割磁感线,ab,ab和和cdcd为为L L1 1,bc,bc和和adad为为L L2 2）v 1.（1）电动势按正弦规律变化（2）电流按正弦规律变化（3）电路上的电压按正弦规律变化 电流通过R时：三、三、交变电流的变化规律交变电流的变化规律 成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时特特别别提醒：提醒：(1)瞬瞬时值时值表达式与开始表达式与开始计时计时的位置有关的位置有关若若线线圈从中性面开始圈从中性面开始计时计时，e

8、Emsint.若若线线圈圈从从位位于于与与中中性性面面垂垂直直的的位位置置开开始始计计时时，eEmcost.(2)峰峰值值与与开开始始计计时时的的位位置置及及线线圈圈转转动动的的时时间间无关，与无关，与线线圈形状无关，与圈形状无关，与转轴转轴的位置无关的位置无关有一个正方形线圈的匝数为有一个正方形线圈的匝数为10匝，边长为匝，边长为20cm，线圈总电阻为，线圈总电阻为1，线圈绕，线圈绕OO轴以轴以10rad/s的角的角速度匀速转动，如图速度匀速转动，如图,匀强磁场的磁感应强度为匀强磁场的磁感应强度为0.5T，问：，问：(1)该线圈产生的交变电流电动势的峰值、电流的峰值该线圈产生的交变电流电动势

9、的峰值、电流的峰值分别是多少？分别是多少？(2)写出感应电动势随时间变写出感应电动势随时间变化的表达式化的表达式(3)线圈从图示位置转过线圈从图示位置转过60时，时，感应电动势的瞬时值是多大？感应电动势的瞬时值是多大？例例2【思思路路点点拨拨】先先根根据据EmNBS计计算算电电动动势势的的最最大大值值，再再根根据据计时计时起点确定瞬起点确定瞬时值时值表达式是表达式是eEmsint还还是是eEmcost.(2)感应电动势的瞬时值表达式为感应电动势的瞬时值表达式为 eEmcost6.28cos10tV.(3)线圈转过线圈转过60，感应电动势，感应电动势 eEmcos603.14V.【方法方法总结总

10、结】求解交求解交变电变电流瞬流瞬时值时值可分三步可分三步(1)确确定定线线圈圈从从哪哪个个位位置置开开始始计计时时，进进而而确确定定表达式是正弦表达式是正弦还还是余弦形式；是余弦形式；(2)确确定定线线圈圈转转动动的的角角速速度度及及线线圈圈匝匝数数n、磁磁感感应应强强度度B、线线圈面圈面积积S等；等；(3)根根据据EmnBS，求求出出最最大大值值后后按按表表达达式式eEmsint或或eEmcost代代入入Em及及的的具具体体数数值值变式训练变式训练解解析析：选选C.交交变变电电流流的的瞬瞬时时值值表表达达式式eEmsint，其其中中EmNBS，当当加加倍而倍而S减半减半时时，Em不不变变，故

11、，故C正确正确eoEmT/4T/42T/42T/43T/43T/4T T/2/23 3/2/22 2tt tabcdKLABabcdKLABabcdkLABabcdkLABabcdkLAB四、交流电的图像四、交流电的图像 et0Em-Emit0Im-Im四、交流电的图像四、交流电的图像 正弦式交变电流的图象正弦式交变电流的图象1.对交变电流图象的认识对交变电流图象的认识如图所示，正弦式交变电流随时间变化情况如图所示，正弦式交变电流随时间变化情况可以从图象上表示出来，图象描述的是交变可以从图象上表示出来，图象描述的是交变电流的电动势、电流、电压随时间变电流的电动势、电流、电压随时间变化的规律，它

12、们是正化的规律，它们是正弦曲线弦曲线2.交变电流图象的应用交变电流图象的应用从图象中可以解读到以下信息：从图象中可以解读到以下信息：(1)交变电流的最大值交变电流的最大值Im、Em、周期、周期T.(2)因线圈在中性面时感应电动势、感应电因线圈在中性面时感应电动势、感应电流均为零，磁通量最大，所以可确定线圈位流均为零，磁通量最大，所以可确定线圈位于中性面的时刻于中性面的时刻(3)找出线圈平行于磁感线的时刻找出线圈平行于磁感线的时刻(4)判断线圈中磁通量的变化情况判断线圈中磁通量的变化情况(5)分析判断分析判断e、i、u随时间的变化规律随时间的变化规律一矩形线圈，绕垂直于匀一矩形线圈，绕垂直于匀强

13、磁场并位于线圈平面内的固强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动定轴转动，线圈中的感应电动势势e随时间的变化如图所示，随时间的变化如图所示，下列说法中正确的是下列说法中正确的是()At1时刻通过的磁通量为零时刻通过的磁通量为零Bt2时刻通过的磁通量的绝对值最大时刻通过的磁通量的绝对值最大Ct3时刻通过的磁通量变化率的绝对值最大时刻通过的磁通量变化率的绝对值最大D每当每当e变换方向时通过的磁通量的绝对值最大变换方向时通过的磁通量的绝对值最大例例3【精精讲讲精精析析】因因电电动动势势按按余余弦弦规规律律变变化化，故故初初始始时时刻刻线线圈圈处处于于垂垂直直中中性性面面的的位位置置，至至

14、t1时时刻刻恰恰好好到到达达中中性性面面，磁磁通通量量最最大大，A错错；t2时时刻刻又又垂垂直直中中性性面面，磁磁通通量量为为零零，但但其其变变化化率率最最大大,B错错；t3时时刻刻又又到到达达中中性性面面，磁磁通通量量最最大大，但但其其变变化化率率为为零零，C错错；e变变换换方方向向时时正正是是其其大大小小为为零零时时，也也恰恰好好是是磁通量最大磁通量最大时时【答案答案】D【方方法法总总结结】分分析析交交变变电电流流图图象象时时要要注注意意一一看看：看看“轴轴”、看看“线线”、看看“斜斜率率”、看看“点点”、看看“截截距距”、看看“面面积积”、看看“拐拐点点”，并并理理解解其其物物理理意意义

15、义一一定定要要把把图图象象与与线线圈圈在在磁磁场场中中的的位位置置对对应应起起来来二二变变：掌掌握握“图图与与图图”“”“图图与与式式”和和“图图与与物物”之之间间的的变变通通关关系系例例如如可可借借助助磁磁通通量量的的变变化化图图线线与与电电动动势势的的变变化化图线图线是否是互余关系来分析是否是互余关系来分析问题问题三判三判：在此基：在此基础础上上进进行正确的分析和判断行正确的分析和判断变式训练变式训练3.一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于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甲所示，则下列说穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图

16、甲所示，则下列说法中正确的是法中正确的是()At0时刻线圈平面与中性面垂直时刻线圈平面与中性面垂直Bt0.01s时刻时刻的变化率达最大的变化率达最大Ct0.02s时刻感应电动势达到最大时刻感应电动势达到最大D该线圈相应的感应电动势图象如题图乙所示该线圈相应的感应电动势图象如题图乙所示如如图图所所示示，匀匀强强磁磁场场的的磁磁感感应应强强度度B0.1T，所所用用矩矩形形线线圈圈总总电电阻阻为为R100，线线圈圈的的匝匝数数n100，边边长长lab0.2m，lbc0.5m，以以角角速速度度100rad/s绕绕OO轴轴匀匀速速转转动动，试试求求当当线线圈平面从圈平面从图图示位置示位置(与中性面垂直与

17、中性面垂直)转过转过90的的过过程中：程中：(1)线圈中的平均电动势线圈中的平均电动势(2)通过线圈某一截面的电荷量通过线圈某一截面的电荷量例例4【答案答案】(1)200 V(2)1102 C(1)(1)正弦交流电正弦交流电(2)(2)示波器中的锯齿波扫描电压示波器中的锯齿波扫描电压(3)(3)电子计算机中的矩形脉冲电子计算机中的矩形脉冲(4)(4)激光通信中的尖脉冲激光通信中的尖脉冲五、交变电流的种类五、交变电流的种类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课堂练习2 一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并一矩形线圈绕垂直于匀强磁场

18、并位于线圈平面内的固定轴转动，线位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势随时间的变化规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；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；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大；时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值大；D.每当每当e变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大值都为最大。答案：答案：D 3、一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电动势的一台发电机产生的按正弦规

19、律变化的感应电动势的最大值为最大值为311V，线圈在磁场中转动的角速度，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。）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）若该发电机只与含电阻的负载组成闭合电路，电路的的 总电阻为总电阻为100，试写出通过负载的电流强度的瞬时表，试写出通过负载的电流强度的瞬时表达式，在达式，在t=1/120s时电流强度的瞬时值为多少？时电流强度的瞬时值为多少？（3）线圈从中性面转过）线圈从中性面转过180度的过程中，电动势的度的过程中，电动势的最大值、平均值分别是多少？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？）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）Thanks 谢谢您的观看！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢