2023沪科版选修(3-2)1.1《怎样描述交变电流》ppt
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D. 【答案】 BD
【方法总结】 中性面特点可概括为以下四条： (1)穿过线圈的磁通量 Φ 最大； (2)磁通量的变化率(ΔΔΦt ＝0)最小； (3)电动势 e 及电流 I 均为零； (4)线圈经过此位置时电流方向发生改变．
交变电流的规律及其应用
例3 (2011年安康高二检测)如图2－1－8所示， 匝 数 为 100 匝 的 圆 形 线 圈 绕 与 磁 场 垂 直 的 轴 OO′，以50 rad/s的转速转动，穿过线圈的最大 磁通量为0.01 Wb，从图示的位置开始计时，写 出线圈中感应电动势的瞬时值表达式．
思考感悟
方向不随时间变化的电流叫直流电．直流电分为 恒定电流和脉动直流电两类：其中大小和方向都 不随时间改变的电流叫恒定电流；方向不随时间 改变、而大小随时间改变的电流叫脉动直流 电．那么交流电和直流电的区别是什么？ 提示：直流电与交流电的区分：方向不随时间变 化的电流是直流电，方向随时间变化的电流是交 流电．可见方向是否变化是区分直流电和交流电 的关键．
(2)过程分析：如图2－1－1所示为线圈转一周过程 中的几个关键位置，图甲、丙、戊所示的位置，线 圈平面垂直于磁感线，各边都不切割磁感线，线圈 中没有感应电动势，这样的位置叫_中__性__面___．图 乙、丁所示的位置，线圈平面与磁场方向平行， ab、cd两边垂直切割磁感线，此时线圈中的感生 电流最达大到______．
1．1 怎样产生交变电流
序言
下载提示：该PPT课件是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解 决实际问题。PPT课件下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用，谢谢!
本编为大家提供各种类型的PPT课件，如数学课件、语文课件、英语课件、地理课件、 历史课件、政治课件、化学课件、物理课件等等，想了解不同课件格式和写法，敬请下载!
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Emsinωt，e 为电动势在时刻 t 的瞬时值，Em 为 电动势的最大值(Em＝nBωS)．
(2)交变电流规律总结 正弦交变电流的电动势、电压和电流随时间的变 化规律可用下列各式表示： e＝Emsinωt， u＝Umsinωt， i＝Imsinωt. 对以上三个关系式，应注意： ①ω等于线圈转动的角速度．
甲：家庭电路中的正弦式电流 乙：示波器中的锯齿波扫描电压
丙：电子计算机中的矩形脉冲 丁：激光通信用的尖脉冲 图2－1－4
即时应用 (即时突破，小试牛刀) 1.关于交变电流和直流电的说法中，正确的是
() A．如果电流的大小做周期性变化，则一定是 交变电流 B．直流电的大小可以变化，但方向一定不变 C．交变电流一定是按正弦或余弦规律变化的 D．方向随时间变化的电流叫做交变电流
②峰值Em(及Um、Im)与线圈的匝数、线圈的面积、 磁场的磁感应强度及线圈转动的角速度有关，关 系式为Em＝NBSω. ③正弦交变电流的变化规律与线圈的形状无关， 转动轴通常与磁感线垂直． ④以上各式均为t＝0时，线圈在中性面．
特 别 提 醒 ： (1) 电 动 势 按 正 弦 规 律 变 化 e ＝ Emsinωt，仅限于线框自中性面开始计时的情 形，若线圈从磁感线与线圈平面平行的位置开 始计时，表达式变为：e＝nBωcosωt. (2)在轴和磁场垂直的前提下，交变电流的表达 式与轴的位置无关．
(3)若线圈给外电阻 R 供电，设线圈本身电阻为 r， 由闭合电路欧姆定律得：
i＝R＋e r＝RE＋mrsinωt＝Imsinωt 这种按正弦规律变化的电流叫正弦交变电流，它是 最简单又最基本的交变电流． R 两端的电压可记为：u＝Umsinωt.
即时应用 (即时突破，小试牛刀) 2. (2011年陕西高二检测)如图2－1－6所示为一 矩形线圈abcd，已知ab边长为l1，bc边长为l2， 在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速 度ω从图示位置开始匀速转动，则t时刻线圈中的 感应电动势为( )
二、交流发电机 1．结构 交 流 发 电 机 由 一 个 __可__转_动__的__线__圈__(电__枢__) ___ 和 一 个磁_体______两大部分组成．线圈在磁场中转动时 产 生 的 感 应 电 流滑通环过 _______ 和 电 刷 输 给 用 电
器． 2．原理 (1)产生原理：在匀强匀磁速场中，让一矩形线圈绕垂 直大于小磁和场方向 的轴______转动时，就得到了 ______________都随时间变化的交变电流．
三、旋转电枢式发电机和旋转磁极式发电机 旋转电枢式发电机定 转子 子： ：__磁电____极枢______产生电压
不超过_5_0_0_V__.
旋转磁极式发电机转定子子：：____电磁____枢极____能产生
_几__千___伏到_几__万___伏电压．
四、交变电流的电能从哪里来 从能量转化的角度看，发电机是把机械能转变为 电能的机器，发电机按其原动力机分为：_水__轮___ 发电机、汽轮发电机、柴油发电机和__核__能____发 电机．
课前自主学案
核心要点突破 2.1
课堂互动讲练
知能优化训练
课前自主学案
一、什么是交变电流 实验探究：用示波器观察交变电流
1．把直流和交变电流先后输入示波器，根据示波 器屏幕上观察到的图像可以看出，直流电压的大 小和方向不随时间发生变化，而交变电流的电压 的大小和方向都随时间_发__生__变__化___．
解析：选BD.直流电的方向不发生变化，而大 小可以改变．大小和方向均不变化的电流称为 恒定电流．交变电流是指方向发生周期性变化 的电流，可以是锯齿形、矩形波形、尖脉冲波 形以及正弦波形等，这些都属于交变电流．一 般未作特别说明时，可视为大小和方向都发生 周期性变化的正弦式交变电流．
二、交变电流的基本规律的理解
图2－1－2
2．正弦式电流 (1)定义 随时间按正弦规律变化的电流叫做正弦式电流．
图2－1－3
在我国工农业生产及生活中使用的交变电流都是 正弦式电流，但并非只有按正弦规律变化的电流 才叫交变电流． (2)正弦式交变电流的图像 正弦式交变电流的图像是正弦曲线，如图2－1－ 3所示．
3．几种常见的交变电流(如图2－1－4所示)
垂直，此时
e＝
Emaxsin(ωt
＋
π 2
)＝
Emaxcosωt
＝
Bl1l2ωcosωt，故应选 D.
课堂互动讲练
交变电流的特点 例1 如图2－1－7所示，各图线中表示交变电流 的是( )
图2－1－7
【精讲精析】 要充分理解交变电流的定义，A 图表示的电流大小发生了周期性变化，但方向没 有变化，B、C、D图中电流的大小和方向均发生 了周期性变化，故选B、C、D. 【答案】 BCD 【方法总结】 方向随时间做周期性变化是交变 电流的最主要特征，也是交变电流和直流电的根 本区别．
对中性面特点的认识
例2 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，在线圈 平面经过中性面瞬间( ) A．线圈平面与磁感线平行 B．通过线圈的磁通量最大 C．线圈中的感应电动势最大 D．线圈中感应电动势的方向突变
【精讲精析】 在线圈平面垂直于磁感线时，各 边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这样 的位置叫做中性面．根据这一定义，线圈平面经 过中性面瞬间，通过线圈的磁通量最大，线圈中 的感应电动势为零，此后，感应电动势方向(即感 应电流方向)将与原方向相反．所以正确选项为B、
流的大小和方向都在不停地变化，每转一周重复
这种变化一次，这样线圈所在的交电变路电中流就出现了
大小和方向都做周期性变化的____________．
(3)产生正弦式交流电的条件：匀强磁场、转轴与
磁场垂直，线圈匀速转动，与转轴位置和线圈形
状无关．
Emsinωt
感应电动势瞬时值表达式：e＝___________.
2．在物理学中，把大小和方向都随时间做 __周_期__性__变__化____的电流，叫做交变电流，简称 _交__流___，常用字母“AC”或符号“～”表示．大 小和方向都不随时间变化的电流叫恒定电流，简 称直_流______，用字母“DC”或符号“－”表示． 3．实验和理论分析表明，课本图2－6的交变电 流的电流和电压是按_正__弦__函__数___规律变化的， 这种电流叫做正弦式交变电流．
课标定位
学习目标：1.理解交变电流的产生原理，掌握交变 电流的变化规律及表示方法． 2．理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准 确含义． 3．培养观察能力、空间想象能力以及将立体图转 化为平面图形的能力． 4．掌握运用数学知识解决物理问题的能力． 5．了解旋转电枢式发电机和旋转磁极式发电机的 工作原理． 重点难点：交变电流的产生及其变化规律．
核心要点突破
一、对交变电流的认识 1．两种电流 (1)恒定电流 大小和方向都不随时间变化的电流叫做恒定电流． (2)交变电流 大小和方向随时间做周期性变化的电流，叫做交变 电流，简称交流电． 方向随时间做周期性变化是交变电流最重要的特 征．如图2－1－2中A、B、C均为交变电流，而D就 不是交变电流，因为D中电流方向不随时间改变．
1．两个特殊位置的特点
中性面
中性面的垂面
位置Байду номын сангаас
线圈平面与磁场垂 线圈平面与磁场平
直
行
磁通量
最大
零
磁通量的变 化率
零
最大
感应电动势
零
最大
电流方向
改变
不变
一个周期两次经过 一个周期电动势两
周期性 中性面、电流方向 次最大，两次最大
改变两次
值方向相反
2.交变电流的变化规律 (1)规律的推导 如图2－1－5所示，该线圈从中性面起经时间t转 过角度θ，则θ＝ωt，此时两边ab、cd速度方向 与磁感线方向的夹角分别为ωt和180°－ωt，它 们产生的感应电动势同向相加，整个线圈中的感 应电动势为：
图2－1－1
这五个位置的中间过程，各有变化的电流存在，
从图中可以看到当ab边向右、cd边向左运动时，
感 生 电 流 是 沿 abcd 方 向 流 动 的 ； 当 ab 边 向 左 、
cd 边 向 右 运 动 时 ， 感 生 电 流 是 沿 dcba 方 向 流 动
的．
由以上分析可知，线圈转一周的过程中，感生电
图2－1－5
e ＝ Blabvsinωt ＋ Blcdvsin(180° － ωt) ＝ 2Blabvsinωt 因为 v＝ω·l2ad，代入上式得 e＝BωSsinωt 令 Em＝BωS(若线圈有 n 匝，所围面积为 S，则 Em ＝ nBωS ， 跟 线 圈 形 状 无 关 ) ， 则 有 e ＝
图2－1－6
1 A.2Bl1l2ωsinωt
1 B.2Bl1l2ωcosωt C．Bl1l2ωsinωt D．Bl1l2ωcosωt
解析：选 D.公式 e＝Emaxsinωt 只适用于线圈平 面从中性面开始计时的情况，若 t＝0 时线圈不 在中性面，上述式子就不适用了，题中所给的 初始时刻线圈平面与磁感线平行，即与中性面
D. 【答案】 BD
【方法总结】 中性面特点可概括为以下四条： (1)穿过线圈的磁通量 Φ 最大； (2)磁通量的变化率(ΔΔΦt ＝0)最小； (3)电动势 e 及电流 I 均为零； (4)线圈经过此位置时电流方向发生改变．
交变电流的规律及其应用
例3 (2011年安康高二检测)如图2－1－8所示， 匝 数 为 100 匝 的 圆 形 线 圈 绕 与 磁 场 垂 直 的 轴 OO′，以50 rad/s的转速转动，穿过线圈的最大 磁通量为0.01 Wb，从图示的位置开始计时，写 出线圈中感应电动势的瞬时值表达式．
思考感悟
方向不随时间变化的电流叫直流电．直流电分为 恒定电流和脉动直流电两类：其中大小和方向都 不随时间改变的电流叫恒定电流；方向不随时间 改变、而大小随时间改变的电流叫脉动直流 电．那么交流电和直流电的区别是什么？ 提示：直流电与交流电的区分：方向不随时间变 化的电流是直流电，方向随时间变化的电流是交 流电．可见方向是否变化是区分直流电和交流电 的关键．
(2)过程分析：如图2－1－1所示为线圈转一周过程 中的几个关键位置，图甲、丙、戊所示的位置，线 圈平面垂直于磁感线，各边都不切割磁感线，线圈 中没有感应电动势，这样的位置叫_中__性__面___．图 乙、丁所示的位置，线圈平面与磁场方向平行， ab、cd两边垂直切割磁感线，此时线圈中的感生 电流最达大到______．
1．1 怎样产生交变电流
序言
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Emsinωt，e 为电动势在时刻 t 的瞬时值，Em 为 电动势的最大值(Em＝nBωS)．
(2)交变电流规律总结 正弦交变电流的电动势、电压和电流随时间的变 化规律可用下列各式表示： e＝Emsinωt， u＝Umsinωt， i＝Imsinωt. 对以上三个关系式，应注意： ①ω等于线圈转动的角速度．
甲：家庭电路中的正弦式电流 乙：示波器中的锯齿波扫描电压
丙：电子计算机中的矩形脉冲 丁：激光通信用的尖脉冲 图2－1－4
即时应用 (即时突破，小试牛刀) 1.关于交变电流和直流电的说法中，正确的是
() A．如果电流的大小做周期性变化，则一定是 交变电流 B．直流电的大小可以变化，但方向一定不变 C．交变电流一定是按正弦或余弦规律变化的 D．方向随时间变化的电流叫做交变电流
②峰值Em(及Um、Im)与线圈的匝数、线圈的面积、 磁场的磁感应强度及线圈转动的角速度有关，关 系式为Em＝NBSω. ③正弦交变电流的变化规律与线圈的形状无关， 转动轴通常与磁感线垂直． ④以上各式均为t＝0时，线圈在中性面．
特 别 提 醒 ： (1) 电 动 势 按 正 弦 规 律 变 化 e ＝ Emsinωt，仅限于线框自中性面开始计时的情 形，若线圈从磁感线与线圈平面平行的位置开 始计时，表达式变为：e＝nBωcosωt. (2)在轴和磁场垂直的前提下，交变电流的表达 式与轴的位置无关．
(3)若线圈给外电阻 R 供电，设线圈本身电阻为 r， 由闭合电路欧姆定律得：
i＝R＋e r＝RE＋mrsinωt＝Imsinωt 这种按正弦规律变化的电流叫正弦交变电流，它是 最简单又最基本的交变电流． R 两端的电压可记为：u＝Umsinωt.
即时应用 (即时突破，小试牛刀) 2. (2011年陕西高二检测)如图2－1－6所示为一 矩形线圈abcd，已知ab边长为l1，bc边长为l2， 在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速 度ω从图示位置开始匀速转动，则t时刻线圈中的 感应电动势为( )
二、交流发电机 1．结构 交 流 发 电 机 由 一 个 __可__转_动__的__线__圈__(电__枢__) ___ 和 一 个磁_体______两大部分组成．线圈在磁场中转动时 产 生 的 感 应 电 流滑通环过 _______ 和 电 刷 输 给 用 电
器． 2．原理 (1)产生原理：在匀强匀磁速场中，让一矩形线圈绕垂 直大于小磁和场方向 的轴______转动时，就得到了 ______________都随时间变化的交变电流．
三、旋转电枢式发电机和旋转磁极式发电机 旋转电枢式发电机定 转子 子： ：__磁电____极枢______产生电压
不超过_5_0_0_V__.
旋转磁极式发电机转定子子：：____电磁____枢极____能产生
_几__千___伏到_几__万___伏电压．
四、交变电流的电能从哪里来 从能量转化的角度看，发电机是把机械能转变为 电能的机器，发电机按其原动力机分为：_水__轮___ 发电机、汽轮发电机、柴油发电机和__核__能____发 电机．
课前自主学案
核心要点突破 2.1
课堂互动讲练
知能优化训练
课前自主学案
一、什么是交变电流 实验探究：用示波器观察交变电流
1．把直流和交变电流先后输入示波器，根据示波 器屏幕上观察到的图像可以看出，直流电压的大 小和方向不随时间发生变化，而交变电流的电压 的大小和方向都随时间_发__生__变__化___．
解析：选BD.直流电的方向不发生变化，而大 小可以改变．大小和方向均不变化的电流称为 恒定电流．交变电流是指方向发生周期性变化 的电流，可以是锯齿形、矩形波形、尖脉冲波 形以及正弦波形等，这些都属于交变电流．一 般未作特别说明时，可视为大小和方向都发生 周期性变化的正弦式交变电流．
二、交变电流的基本规律的理解
图2－1－2
2．正弦式电流 (1)定义 随时间按正弦规律变化的电流叫做正弦式电流．
图2－1－3
在我国工农业生产及生活中使用的交变电流都是 正弦式电流，但并非只有按正弦规律变化的电流 才叫交变电流． (2)正弦式交变电流的图像 正弦式交变电流的图像是正弦曲线，如图2－1－ 3所示．
3．几种常见的交变电流(如图2－1－4所示)
垂直，此时
e＝
Emaxsin(ωt
＋
π 2
)＝
Emaxcosωt
＝
Bl1l2ωcosωt，故应选 D.
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交变电流的特点 例1 如图2－1－7所示，各图线中表示交变电流 的是( )
图2－1－7
【精讲精析】 要充分理解交变电流的定义，A 图表示的电流大小发生了周期性变化，但方向没 有变化，B、C、D图中电流的大小和方向均发生 了周期性变化，故选B、C、D. 【答案】 BCD 【方法总结】 方向随时间做周期性变化是交变 电流的最主要特征，也是交变电流和直流电的根 本区别．
对中性面特点的认识
例2 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，在线圈 平面经过中性面瞬间( ) A．线圈平面与磁感线平行 B．通过线圈的磁通量最大 C．线圈中的感应电动势最大 D．线圈中感应电动势的方向突变
【精讲精析】 在线圈平面垂直于磁感线时，各 边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这样 的位置叫做中性面．根据这一定义，线圈平面经 过中性面瞬间，通过线圈的磁通量最大，线圈中 的感应电动势为零，此后，感应电动势方向(即感 应电流方向)将与原方向相反．所以正确选项为B、
流的大小和方向都在不停地变化，每转一周重复
这种变化一次，这样线圈所在的交电变路电中流就出现了
大小和方向都做周期性变化的____________．
(3)产生正弦式交流电的条件：匀强磁场、转轴与
磁场垂直，线圈匀速转动，与转轴位置和线圈形
状无关．
Emsinωt
感应电动势瞬时值表达式：e＝___________.
2．在物理学中，把大小和方向都随时间做 __周_期__性__变__化____的电流，叫做交变电流，简称 _交__流___，常用字母“AC”或符号“～”表示．大 小和方向都不随时间变化的电流叫恒定电流，简 称直_流______，用字母“DC”或符号“－”表示． 3．实验和理论分析表明，课本图2－6的交变电 流的电流和电压是按_正__弦__函__数___规律变化的， 这种电流叫做正弦式交变电流．
课标定位
学习目标：1.理解交变电流的产生原理，掌握交变 电流的变化规律及表示方法． 2．理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准 确含义． 3．培养观察能力、空间想象能力以及将立体图转 化为平面图形的能力． 4．掌握运用数学知识解决物理问题的能力． 5．了解旋转电枢式发电机和旋转磁极式发电机的 工作原理． 重点难点：交变电流的产生及其变化规律．
核心要点突破
一、对交变电流的认识 1．两种电流 (1)恒定电流 大小和方向都不随时间变化的电流叫做恒定电流． (2)交变电流 大小和方向随时间做周期性变化的电流，叫做交变 电流，简称交流电． 方向随时间做周期性变化是交变电流最重要的特 征．如图2－1－2中A、B、C均为交变电流，而D就 不是交变电流，因为D中电流方向不随时间改变．
1．两个特殊位置的特点
中性面
中性面的垂面
位置Байду номын сангаас
线圈平面与磁场垂 线圈平面与磁场平
直
行
磁通量
最大
零
磁通量的变 化率
零
最大
感应电动势
零
最大
电流方向
改变
不变
一个周期两次经过 一个周期电动势两
周期性 中性面、电流方向 次最大，两次最大
改变两次
值方向相反
2.交变电流的变化规律 (1)规律的推导 如图2－1－5所示，该线圈从中性面起经时间t转 过角度θ，则θ＝ωt，此时两边ab、cd速度方向 与磁感线方向的夹角分别为ωt和180°－ωt，它 们产生的感应电动势同向相加，整个线圈中的感 应电动势为：
图2－1－1
这五个位置的中间过程，各有变化的电流存在，
从图中可以看到当ab边向右、cd边向左运动时，
感 生 电 流 是 沿 abcd 方 向 流 动 的 ； 当 ab 边 向 左 、
cd 边 向 右 运 动 时 ， 感 生 电 流 是 沿 dcba 方 向 流 动
的．
由以上分析可知，线圈转一周的过程中，感生电
图2－1－5
e ＝ Blabvsinωt ＋ Blcdvsin(180° － ωt) ＝ 2Blabvsinωt 因为 v＝ω·l2ad，代入上式得 e＝BωSsinωt 令 Em＝BωS(若线圈有 n 匝，所围面积为 S，则 Em ＝ nBωS ， 跟 线 圈 形 状 无 关 ) ， 则 有 e ＝
图2－1－6
1 A.2Bl1l2ωsinωt
1 B.2Bl1l2ωcosωt C．Bl1l2ωsinωt D．Bl1l2ωcosωt
解析：选 D.公式 e＝Emaxsinωt 只适用于线圈平 面从中性面开始计时的情况，若 t＝0 时线圈不 在中性面，上述式子就不适用了，题中所给的 初始时刻线圈平面与磁感线平行，即与中性面