人教版物理选修3-2 5.1交变电流教学资料.ppt

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1、人教版物理选修3-2 5.1交变电流概念概念:1.1.交变电流交变电流:大小大小和和方向方向都随时间做周期性的变化都随时间做周期性的变化.简称交流（简称交流（AC）2.直流电直流电:方向方向不随时间变化的电流（不随时间变化的电流（DC）恒定电流恒定电流:大小大小和和方向方向不随时间变化的电流不随时间变化的电流 问题问题:若若单匝单匝线框从中性面开始转动线框从中性面开始转动,经过一段时间经过一段时间t,在在这这一时刻一时刻整个线框产生的电动势又是多大整个线框产生的电动势又是多大?acdHFV3V4中性面中性面V3V3V3V4V4瞬时值瞬时值峰值峰值(=t)e1=BLab V3+BLcd V4 =

2、BL1v3sin wt+BL1 V4sin wt =BL1 L2/2 sin wt+BL1 L2/2 sin wt =BWL1L2 sin t=BWS sin t问题问题:若有若有n匝线框在匀速转动匝线框在匀速转动,整个线框的总电阻为整个线框的总电阻为r,外电外电阻为阻为R,则通过电阻的电流和电阻两端的电压分别是多少则通过电阻的电流和电阻两端的电压分别是多少?vui iV3V4中性面中性面瞬时值瞬时值瞬时值瞬时值峰值峰值峰值峰值小结小结:通过以上分析可知：线圈在匀强磁场中绕垂通过以上分析可知：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，可以得到按正弦直于磁场方向的轴匀速转动，可以得到按正弦规

3、律变化的交变电流规律变化的交变电流,这种交变电流叫做这种交变电流叫做正弦式正弦式交变电流交变电流,简称简称正弦式电流正弦式电流.在目前的电力系统中应用的大多是正弦式电在目前的电力系统中应用的大多是正弦式电流流.ttT3T/4T/2T/4O3/2/22eEm=nBsEm作图时规定感应电动势正方向为作图时规定感应电动势正方向为dcbadcbdaaaaabbbddddcccttT3T/4T/2T/4O3/2/22iIm例例1 线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交变电流线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交变电流的图象如图所示，由图示可知（的图象如图所示，由图示可知（）A、在、在A和和C时刻线圈处于磁通量变化率

4、最大位置时刻线圈处于磁通量变化率最大位置B、在、在A和和C时刻穿过线圈的磁通量为最大时刻穿过线圈的磁通量为最大C、在、在B时刻到时刻到D时刻线圈转过的角度为时刻线圈转过的角度为弧度弧度D、若从、若从B时刻到时刻到D时刻经过时刻经过0.01s，则在，则在1s内交变电内交变电流的方向改变流的方向改变100次次 ACD【例【例2】如图所示，匀强磁场的磁感应强度如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=2 T，匝数，匝数n=6的矩形线圈的矩形线圈abcd绕中心轴绕中心轴OO匀速转动，角速度匀速转动，角速度=200 rad/s。已知。已知ab=0.1 m，bc=0.2 m.（1）感应电动势的最大值）感应电动势的

5、最大值.（2）设时间）设时间t=0时线圈平面与磁感线垂直，写出线圈中时线圈平面与磁感线垂直，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；感应电动势的瞬时值表达式；abcdOO/B本节课小结本节课小结:2 2、正弦式交变电流的规律、正弦式交变电流的规律:(:(从中性面开始计时从中性面开始计时)3 3、中性面的特点：、中性面的特点：1 1、交变电流、交变电流:大小和大小和方向方向都随时间做周期性的变化都随时间做周期性的变化磁通量最大为磁通量最大为mm；e=0e=0；磁通量磁通量变化率为变化率为0；电流方向改变。电流方向改变。峰值峰值4、和磁场平行的平面：、和磁场平行的平面：磁通量为磁通量为0 0；e=Em

6、=NBSe=Em=NBS；磁通量变化率最大。磁通量变化率最大。1、一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的、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固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间随时间t的变化如图的变化如图所示。下面说法中正确的（所示。下面说法中正确的（）At1时刻通过线圈的磁通量为零时刻通过线圈的磁通量为零Bt2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Ct3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D每当每当e转换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为转换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值

7、都为最大最大D巩固练习：巩固练习：2 2、如图，匀强磁场的磁感应强度、如图，匀强磁场的磁感应强度B B=2 T=2 T，匝数，匝数n n=6=6的矩的矩形线圈形线圈abcdabcd绕中心轴绕中心轴OOOO匀速转动，转速匀速转动，转速n n=50 r/s=50 r/s。已知已知 abab=0.1 m=0.1 m，bcbc=0.2 m=0.2 m，线圈的总电阻，线圈的总电阻R=12R=12，试求：试求：（1 1）线圈中感应电动势和感应电流的最大值；）线圈中感应电动势和感应电流的最大值；（2 2）若从中性面开始计时，写出电动势瞬时值表达式）若从中性面开始计时，写出电动势瞬时值表达式（3 3）当当t=

8、30t=30时，线圈中感应电动势和感应电流的瞬时，线圈中感应电动势和感应电流的瞬时值各是多大？时值各是多大？abcdOO/B思考：若线框思考：若线框从垂直中性面开始计时，从垂直中性面开始计时，在在t t时刻线时刻线圈中的感应电动势？并画出图象。圈中的感应电动势？并画出图象。e=nBscost=EmcostttT3T/4T/2T/4O3/2/22eEm类比延伸类比延伸如图所示，如图所示，ABC 是由均匀细导线是由均匀细导线制成面积为制成面积为S的等边三角形线框，的等边三角形线框，它以它以 AC 为转轴，在磁感应强度为为转轴，在磁感应强度为 B 的恒定的匀强磁场中以恒定的的恒定的匀强磁场中以恒定的

9、角速度角速度转动（俯视为逆时针旋转）转动（俯视为逆时针旋转）,磁场方向与磁场方向与 AC 垂直指向纸内垂直指向纸内请写出从这一时间开始计时请写出从这一时间开始计时,感应感应电动势随时间变化的关系式电动势随时间变化的关系式.ACBe=nBSsint（n=1）思考：通过线圈在磁场中绕垂直于磁场的轴旋思考：通过线圈在磁场中绕垂直于磁场的轴旋转切割产生的电动势与线圈的形状是否有关？转切割产生的电动势与线圈的形状是否有关？ACBL1L2结论：线圈产生的电动势与结论：线圈产生的电动势与线圈的形状线圈的形状和和转转轴的位置轴的位置都无关（都无关（但要保证转轴和磁场垂直但要保证转轴和磁场垂直）结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！19