【物理】交变电流 课件-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册.pptx

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1、情景引入情景引入无论是工作、娱乐还是学习都离不开电无论是工作、娱乐还是学习都离不开电3.1交变电流交变电流演示实验演示实验1 1：通过学生电源分别用直流和交流电源给发光二通过学生电源分别用直流和交流电源给发光二极管进行供电，请同学们观察实验现象的区别。极管进行供电，请同学们观察实验现象的区别。t tI I0 0t tI I0 0交流电交流电：大小和大小和方向方向都随时间做周期性变化都随时间做周期性变化直流电直流电：方向不随时间变化方向不随时间变化 大小大小不变不变变化变化（恒定电流）（恒定电流）一、电源的分类一、电源的分类【例题【例题1 1】交变电流：大小和方向随时间做周期性变化的电流交变电流

2、：大小和方向随时间做周期性变化的电流()()直流电：方向不随时间变化的电流（直流电：方向不随时间变化的电流（）恒定电流：大小和方向都不随时间变化的电流（恒定电流：大小和方向都不随时间变化的电流（）演示实验演示实验2 2：手摇发电机给发光二极管供电。：手摇发电机给发光二极管供电。手摇发电机为什么会产生交手摇发电机为什么会产生交变电流？交流发电机的工作变电流？交流发电机的工作原理？原理？二、交变电流的产生二、交变电流的产生1.1.交流交流发电机发电机示意图示意图ABCD线圈线圈K、L圆环圆环E、F电刷电刷2.2.交流交流电电的产生原理的产生原理思考并回答以下几个问题：思考并回答以下几个问题：（1

3、1）线圈在何位置时通过线圈的磁通量最大）线圈在何位置时通过线圈的磁通量最大？何位置时磁通量最小？何位置时磁通量最小？（2 2）线圈在转动的过程中哪些边在切割磁感）线圈在转动的过程中哪些边在切割磁感线，产生了感应电动势？线，产生了感应电动势？（3 3）在转动的过程中在哪个位置产生的瞬间感应电）在转动的过程中在哪个位置产生的瞬间感应电流最大？哪个位置最小？流最大？哪个位置最小？（4 4）线圈在哪个位置时感应电流的方向发生了改）线圈在哪个位置时感应电流的方向发生了改变？变？甲甲乙乙丙丙丁丁戊（甲）戊（甲）iot 线圈每经过中性面一次，线圈每经过中性面一次，交流电方向改变一次，线圈每交流电方向改变一次

4、，线圈每转动一周，两次经过中性面，转动一周，两次经过中性面，交流电的方向改变两次。交流电的方向改变两次。理论证实：理论证实：磁感应强度是磁感应强度是B，AB、CD长为长为l，AD、BC宽为宽为d，线圈匀速转动的，线圈匀速转动的角速度是角速度是，设，设t0时线圈刚好转到中性面位置时线圈刚好转到中性面位置，线圈与中性面的夹角是多少线圈与中性面的夹角是多少？AB边速度方向与磁场方向夹角是多大？边速度方向与磁场方向夹角是多大？AB边的速度多大边的速度多大？经过时间经过时间t ABAB边中的感应电动势多大边中的感应电动势多大？线圈中的感应电动势多大线圈中的感应电动势多大？vvBvAD中性面中性面三、三、

5、交变电流的变化交变电流的变化规律规律（多匝线圈）（多匝线圈）注意以下几点：注意以下几点：1 1、从中性面计时开始，、从中性面计时开始，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，EmEm为电动为电动势的最大值。势的最大值。2 2、若电路中的负载为纯电阻电路时，负载两端的电压和流过的、若电路中的负载为纯电阻电路时，负载两端的电压和流过的电流也按正弦规律变化。即，电流也按正弦规律变化。即，其中其中Um、Im分别叫电压和电流的分别叫电压和电流的最大值最大值，也叫，也叫峰值峰值。而而e、u、i 则是相应的物理量的则是相应的物理量的瞬时值瞬时值。e=Emsin ti=Imsin tu=u

6、msin tEm NBS峰值峰值Um Im R外外峰值的应用峰值的应用:把电容器接在交流电路中，就把电容器接在交流电路中，就需要知道电压的需要知道电压的峰值峰值。电容器所。电容器所能承受的电压要高于交流电压的能承受的电压要高于交流电压的峰值，否则电容器就可能被峰值，否则电容器就可能被击穿击穿。【例例题题2 2】在在磁磁感感应应强强度度为为1 1 T T的的匀匀强强磁磁场场中中有有一一匝匝数数为为1010匝匝的的矩矩形形线线圈圈ABCDABCD，如如图图所所示示，线线圈圈绕绕OOOO轴轴以以转转速速 匀匀速速转转动动ABAB20 20 cmcm，BCBC25 25 cmcm，线线圈圈的的总总电电

7、阻阻为为r r1 1 ，定定值值电电阻阻的的阻阻值值为为R R9 9 ，从从图图示位置开始计时示位置开始计时(1)(1)写出写出t t时刻整个线圈中的感应电动势时刻整个线圈中的感应电动势e e的表达的表达式式(2)(2)线圈转过线圈转过300300时，线圈产生的感应电动势多时，线圈产生的感应电动势多少？少？(3)(3)线圈转过线圈转过300300时，磁通量的变化率为多少？时，磁通量的变化率为多少？【例题【例题3 3】在匀强磁场中，一个】在匀强磁场中，一个100100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变垂直

8、的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为化。设线圈总电阻为22，则（，则（）A At t0 0时，线圈平面垂直于磁感线时，线圈平面垂直于磁感线 B Bt t1s1s时，线圈中的电流改变方向时，线圈中的电流改变方向 C Ct t1.5s1.5s时，线圈中磁通量的变化率最大时，线圈中磁通量的变化率最大 D Dt t2s2s时，线圈中的感应电流最大时，线圈中的感应电流最大D D三、三、交变电流的交变电流的变化规律变化规律不同形式的交流电不同形式的交流电 正弦式电流是最简单、最基本的交变电流。正弦式电流是最简单、最基本的交变电流。电力系统中应用电力系统中应用的大多是

9、正弦式电流。在电子技术中也常遇到其他形式的交流。的大多是正弦式电流。在电子技术中也常遇到其他形式的交流。四、交流发电机四、交流发电机线圈线圈（叫电枢）（叫电枢）产生产生感应电动势感应电动势磁极磁极 产生磁场产生磁场1.1.基本基本组成组成2.2.基本基本种类种类旋转电枢式旋转电枢式 电枢动电枢动，磁极不动，磁极不动旋转磁极式旋转磁极式 磁极动磁极动，电枢不动，电枢不动 无论哪种发电机，转动的部分叫无论哪种发电机，转动的部分叫转子转子，不动的部分叫，不动的部分叫定子定子。四、交流发电机四、交流发电机两种发电机的比较两种发电机的比较旋转电枢式发电机：旋转电枢式发电机：旋转电枢式发电机转子产生的电流

10、，经过裸旋转电枢式发电机转子产生的电流，经过裸露的滑环和电刷引到外电路，如果电压很高，可能发生火花放电，露的滑环和电刷引到外电路，如果电压很高，可能发生火花放电，滑环和电刷很快会烧坏。同时，转动的电枢无法做得很大，线圈滑环和电刷很快会烧坏。同时，转动的电枢无法做得很大，线圈匝数也不可能很多，所以产生的感应电动势也不能很高。这种发匝数也不可能很多，所以产生的感应电动势也不能很高。这种发电机输出的电压一般不超过电机输出的电压一般不超过500 V500 V。旋转磁极式发电机：旋转磁极式发电机：旋转磁极式发电机克服了上述缺点，能够产旋转磁极式发电机克服了上述缺点，能够产生几千伏到几万伏的电压，输出功率可达几百兆瓦。所以，大多生几千伏到几万伏的电压，输出功率可达几百兆瓦。所以，大多数发电机是旋转磁极式的。数发电机是旋转磁极式的。