2017-2018学年人教版选修3-2 5.1交变电流 课件(共28张)

题型1 对交变电流产生过程的理解
如图所示是交流发电机的示意图。 导学号 09152200 (1)当线圈处于如图甲所示中性面的位置时， 线圈中的感应电流是多少？穿 过线圈的磁通量的变化率有何特点？ (2)当线圈处于如图乙所示与中性面垂直的位置时，线圈的 AB 边或 CD 边 切割磁感线的速度有何特点？线圈中的感应电流是多少？穿过线圈的磁通量 的变化率有何特点？
② 若线圈从位于与中性面垂直的位置开始计
时，e＝Emcosωt.
(2) 峰值与开始计时的位置及线圈转动的时间
无关，与线圈形状无关，与转轴的位置无关．
三、交变电流的变化规律 瞬时电动势
☆成立条件： 转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时
e NBSwLeabharlann in wt Em sin wt瞬时电流
NBSw i sin wt I m sin wt R总
nB S
E
max
2、电流按正弦规律变化 3、电压按正弦规律变化
e Em sin t i I m sin t u U m sin t
u iR，U m I m R.
电流i通过R时：
☆成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时
题型3 交变电流的变化规律
如图所示，匀强磁场 B＝0.1T，所用矩形线圈的匝数 N＝100， 边长 lab＝0.2m，lbc＝0.5m，以角速度 ω＝100πrad/s 绕 OO′轴匀速转动。当线 圈平面通过中性面时开始计时，试求： 导学号 09152204 (1)线圈中感应电动势随时间变化的表达式。 T (2)由 t＝0 至 t＝ 过程中的平均电动势值。 4
二、交变电流的产生
交变电流产生条件：线圈在磁场中绕垂 直于磁场的轴转动
e
Em
T/4 2T/4 3T/4 3 T 2
t
o
π/2
π
π/2
π ωt
过程分析
B⊥S Φ最大 t =0
A(B)
E=0
I=0
D( C) 将立体图转化为平面图
中性面
垂直磁场方向的平面叫做中性面。
线圈经过中性面时，Φ最大，但线圈 中的电动势为零 (V // B)
磁通量最大处于中性面 磁通量为零变化率最大
处于中性面磁通量最大 变化率为零电动势为零
三、交变电流的变化规律
推导经过 时间t,线框切 割磁感线时产 生的电动势？
(设从中性面开 始转动，角速 度为ω，边长 加下标表示）
原理简图
截面图
特别提醒：
(1) 瞬时值表达式与开始计时的位置有关．
① 若线圈从中性面开始计时，e＝Emsinωt.
你能根据公式作出电流随时间变化的图象吗？
四、交流电的图像 e e=Emsinωt Em
0
(从中性面开始计时)
t i
-Em
Im 0
-Im
t
四、交变电流的图象
(1)正弦交流电 (2)示波器中的锯齿波扫描电压
(3)电子计算机中的矩形脉冲
(4)激光通信中的尖脉冲
三、交变电流的变化规律
1、电动势按正弦规律变化
第五章 交变电流
交变电流
故事一：英国财政大臣格拉斯与法拉第的对话 “法拉第先生，它（电磁感应）到底有什么用呢？” “啊，阁下，也许要不了多久你就要对他收税了。” 故事二：1831年10月28 日，法拉第在第一次会议上展 示了他发明的圆盘发电机。他是利用电磁感应的原理 制成的，是人类历史上的第一台发电机。据说，在法 拉第表演他的圆盘发电机时，一位贵妇人问道：“法 拉第先生，这东西有什么用呢？”法拉第答到：“夫 人，一个刚刚出生的婴儿有什么用呢？”
(E)
根据交变电流的定义分析，是否属于交变电流关键是看 电流方向是否发生变化，而不是看大小．
二、交变电流的产生
交变电流是如何产生的呢？
初识交变电流
手摇发电机
二、正弦交变电流的产生
1、发电机的基本构造
线圈 磁极
交 流 发 电 机 模 型
• 实验现象：缓慢转动线圈时，电流计指针在左右 摇动，线圈每转一周，指针左右摆动一次．
解析：(1)感应电动势的瞬时值 e＝NBSωsinωt，由题可知： S＝lab· lbc＝0.2×0.5m2＝0.1m2 Em＝NBSω＝100×0.1×0.1×100πV＝314V 所以 e＝314sin100πt(V) ΔΦ T (2)用 E＝N 计算 t＝0 至 t＝ 过程中的平均电动势 Δt 4 π |Φ －Φ0| |0－BS| 4NBS 2 E＝ N T ＝N T ＝ 2π －0 4 4 ω
磁通量为零
磁通量的变化率最大 感应电动势最大 感应电流最大
T＝0.02s，则在1s内交变电流 的方向改变1/0.02×2＝100次
2
一只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， 则下列说法中正确的是( ) A．t＝0时刻，线圈平面与 中性面垂直 B．t＝0.01 s时刻，Φ的变化 率最大 C．t＝0.02 s时刻，交变电动 势达到最大 D．该线圈产生的相应交变 电动势的图象如图乙所示
4．线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交 流电的图象如图所示，由图可知( A．在A、C时刻线圈处于中性面位置 B．在B、D时刻穿过线圈的磁通量为零 C．在A时刻到D时刻线圈转过的角度为π D．若从0时刻到D时刻经过0.02s，则在 1s内交变电流的方向改变100次
中 性 面 的 垂 面
)
中性 面时
磁通量最大 感应电动势为零 感应电流为零
发电机
学习目标： 1、知道什么是交变电流
2、理解交变电流产生原理 3、知道交变电流的变化规律
一、交变电流
1、直流电流(DC)
方向不随时间变化的电流 2、交变电流(AC) 大小和方向都随时间做周期性变化的电流
1 下列表示交变电流的有（
i
0
）
i
t
0
u
t (A)
0
t (C)
(B)
e
i
0
t
0
t
(D)
B∥S Φ=0
最大 t
A(B) D(C)
E最大 I最大
感应电流方向B到A 线圈与磁场平行时，Φ最小，但线圈 中的电动势最大 (V⊥B)
D(C)
B⊥S V // B
Φ最大 E=0 I=0
B
A(B)
中性面
B∥S
Φ=0
E、I最大
D( C) B
A( B)
V⊥ B
感应电流方向C到D
中性面 线圈平面与磁感线垂直的位置 （1）线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最 大，但磁通量的变化率为零，线圈中的电动势 为零 （2）线圈经过垂直中性面时，穿过线圈的磁通 量为零，但磁通量的变化率最大，线圈中的电 动势为最大。 （3）线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈 转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次