高二物理人教版选择性必修第二册教学课件《交变电流》
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第三章 交变电流
第一节 认识交变电流
目录
一．观察交变电流的图像
二．交变电流的产生
三．用公式描述交变电流
四．小结及作业
一
观察交变电流的图像
• 几个概念
• 直流
•
•
•
方向不随时间变化的电流称为直流
符号：DC、−
实例：电池供电
• 交变电流
•
•
•
•
大小和方向随时间做周期性变化的电流称为交变电流
简称：交流
周的时间里电流方向变化的次数
• 参考答案：B
擦轮.如图乙所示，当车轮转动时，因摩擦而带动摩擦轮转动，从而使线圈在
磁场中转动而产生电流给车头灯泡供电.下列说法正确的是（
）
A. 自行车匀速行驶时线圈中产生的是交流电
B. 自行车的速度加倍，线圈中交变电流的周期加倍
C. 小灯泡亮度与自行车的行驶速度无关
D. 知道摩擦轮和后轮的半径，就可以知道后轮转一
）
A. 、 时刻通过线圈的磁通量变化率最大
B. 、 时刻线圈中感应电流方向改变
C. 、 时刻线圈中磁通量最大
D. 、 时刻线圈中感应电动势最小
• 参考答案：B
例题
• 例6 如图所示，在磁感应强度为的匀强磁场中，有一个面积为的矩形
线圈绕垂直于磁感线的对称轴′以角速度匀速转动。则
由该表达式可推知的物理量有（
）
A. 匀强磁场的磁感应强度
B. 线圈的面积
C. 穿过线圈的磁通量的最大值
D. 线圈转动的角速度
• 参考答案：CD
例题
• 例13 （多选）有一种自行车，它有能向自行车车头灯泡供电的小型发电
机，其原理示意图如图甲所示；图中、是一对固定的磁极，磁极间有一固
定在绝缘转轴上的矩形线圈，转轴的一端有一个与自行车后轮边缘接触的摩
• 参考答案：CD
例题
• 例3 （多选）下图中哪些情况，线圈中产生了正弦交变电流（均匀
速转动）（
）
• 参考答案：BCD
例题
• 例4 （多选）矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面内的轴匀速
转动时产生了交变电流，下列说法正确的是（
）
A. 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，线框中的感应电动势也为零
•
、：电刷
二
交变电流的产生
• 探究交变电流产生原理
• 中性面：线圈平面垂直于磁感线时，线圈所处位置称为中性面。
•
一个周期内，线圈经过两次中性面。
二
交变电流的产生
• 中性面的几个特征
• 线圈平面 ⊥ 磁场
• 磁通量最大 = =
• 线圈速度 // 磁场
• 电动势 =
• 一个周期有两次经过中性面
C. 每当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流的方向就改变一次
D. 线框经过中性面时，各边切割磁感线的速度为零
• 参考答案：CD
例题
• 例5 一闭合矩形线圈绕垂直于磁感线的固定轴′匀速转动，线圈
平面位于如图甲所示的匀强磁场中。通过线圈的磁通量随时间t的变化规律
如图乙所示，下列说法正确的是（
B. 时刻，穿过线圈的磁通量的变化率为零
C. 时刻，线圈中的感应电动势为零
D. 时刻，线圈中的感应电动势最大
• 参考答案：CD
例题
• 例10
如图所示，一线圈在匀强磁场中匀速转动，经过图示位置时（
A. 穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最大
B. 穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最大
C. 穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小
D. 穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最小
• 参考答案：A
）例题• 例1Fra bibliotek 如图所示，虚线右侧有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大
小为，边长为的单匝正方形线圈的中轴线位于磁场边界，并与磁场方向垂
直，线圈每条边电阻为。线圈绕中轴线以角速度匀速转动，从线圈平面
D. cos
• 参考答案：C
例题
• 例8 如图所示，一半径为 = 的圆形线圈共匝，在磁感应强度
＝ 的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的中心轴线′以 = /
的转速匀速转动，当线圈转至中性面位置（图中位置）时开始计时（
① 写出线圈内所产生的交变电动势的瞬时值表达式；
① 穿过线框平面磁通量的变化率何时最大？最大值为多少？
② 线框由图示位置转过°过程中，平均感应电动势为多大？
③ 线框由图示位置转到°时，瞬时感应电动势为多大？
④ 如果线框绕转动，电动势最大值又是多少？
• 参考答案：
①
和两边垂直切割磁感线时；
②
③
④
与磁场方向垂直时开始计时，经过时间，线圈中的感应电流为（
）
A.
sin
B.
sin
C.
cos
D.
cos
• 参考答案：B
例题
• 例12 （多选）如图，一单匝闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的
转轴 ′ 匀速转动，转动过程中产生感应电动势瞬时值 = . sin 20 （V），
符号：AC、~
实例：家庭用电
一
观察交变电流的图像
• 用示波器观察交变电流的图像
• 观察发现：生活用电是呈正弦规律变化的交变电流。
一
观察交变电流的图像
• 例1 下列图像中表示交变电流的是（
A
• 参考答案：D
B
）
C
D
二
交变电流的产生
• 交流发电机的结构
•
：匝线圈
•
、：金属滑环（连，连）
② 求线圈从图示位置开始在
时的电动势的瞬时值；
③ 求线圈从图示位置开始在 s时间内的电动势的平均值。
• 参考答案：
① = sin (V)
②86.6 V
③
V
）
例题
• 例9 （多选）某线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过它的磁通量Φ随时间变
化的规律如图所示，则（
）
A. 时刻，穿过线圈的磁通量的变化率最大
例题
• 例7 如图所示，矩形线圈，已知为 ，为 ，在磁感应强度
为的匀强磁场中绕′轴以角速度（从图中位置开始）匀速转动，则线圈
中感应电动势的瞬时值表达式为（
）
A.
sin
B.
cos
C. sin
例题
• 例2 （多选）如图甲中所示，一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直
于磁感线的轴匀速转动，线圈所围面积的磁通量随时间变化的规律
如图乙所示。下列论述正确的是（
）
A. 初始时刻线圈中感应电动势最小
B. 时刻导线的速度方向跟磁感线平行
C. 时刻线圈平面与中性面重合
D. 、 时刻线圈中感应电流方向相反
sin = m sin
+
三
用公式描述交变电流
• 几个补充说明
• 符号使用规范
•
•
峰值： 、 、
瞬时值：、、
• 线圈位于垂直中性面位置时开始计时，则电动势瞬时值为：
= cos
• 交流发电机的线圈不一定是矩形。
• 常见的交变电流
•
正弦式交变电流（正弦式电流）、锯齿波扫描电压、方波（矩形脉冲）、尖脉冲等。
• 电流方向发生改变
三
用公式描述交变电流
• 推导交变电流的表达式
三
用公式描述交变电流
• 推导交变电流的表达式
• 感应电动势的峰值
m =
• 电动势瞬时值
= sin
• 电流瞬时值
• 电压瞬时值
=
=
sin = m sin
+ +
= =
第一节 认识交变电流
目录
一．观察交变电流的图像
二．交变电流的产生
三．用公式描述交变电流
四．小结及作业
一
观察交变电流的图像
• 几个概念
• 直流
•
•
•
方向不随时间变化的电流称为直流
符号：DC、−
实例：电池供电
• 交变电流
•
•
•
•
大小和方向随时间做周期性变化的电流称为交变电流
简称：交流
周的时间里电流方向变化的次数
• 参考答案：B
擦轮.如图乙所示，当车轮转动时，因摩擦而带动摩擦轮转动，从而使线圈在
磁场中转动而产生电流给车头灯泡供电.下列说法正确的是（
）
A. 自行车匀速行驶时线圈中产生的是交流电
B. 自行车的速度加倍，线圈中交变电流的周期加倍
C. 小灯泡亮度与自行车的行驶速度无关
D. 知道摩擦轮和后轮的半径，就可以知道后轮转一
）
A. 、 时刻通过线圈的磁通量变化率最大
B. 、 时刻线圈中感应电流方向改变
C. 、 时刻线圈中磁通量最大
D. 、 时刻线圈中感应电动势最小
• 参考答案：B
例题
• 例6 如图所示，在磁感应强度为的匀强磁场中，有一个面积为的矩形
线圈绕垂直于磁感线的对称轴′以角速度匀速转动。则
由该表达式可推知的物理量有（
）
A. 匀强磁场的磁感应强度
B. 线圈的面积
C. 穿过线圈的磁通量的最大值
D. 线圈转动的角速度
• 参考答案：CD
例题
• 例13 （多选）有一种自行车，它有能向自行车车头灯泡供电的小型发电
机，其原理示意图如图甲所示；图中、是一对固定的磁极，磁极间有一固
定在绝缘转轴上的矩形线圈，转轴的一端有一个与自行车后轮边缘接触的摩
• 参考答案：CD
例题
• 例3 （多选）下图中哪些情况，线圈中产生了正弦交变电流（均匀
速转动）（
）
• 参考答案：BCD
例题
• 例4 （多选）矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面内的轴匀速
转动时产生了交变电流，下列说法正确的是（
）
A. 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，线框中的感应电动势也为零
•
、：电刷
二
交变电流的产生
• 探究交变电流产生原理
• 中性面：线圈平面垂直于磁感线时，线圈所处位置称为中性面。
•
一个周期内，线圈经过两次中性面。
二
交变电流的产生
• 中性面的几个特征
• 线圈平面 ⊥ 磁场
• 磁通量最大 = =
• 线圈速度 // 磁场
• 电动势 =
• 一个周期有两次经过中性面
C. 每当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流的方向就改变一次
D. 线框经过中性面时，各边切割磁感线的速度为零
• 参考答案：CD
例题
• 例5 一闭合矩形线圈绕垂直于磁感线的固定轴′匀速转动，线圈
平面位于如图甲所示的匀强磁场中。通过线圈的磁通量随时间t的变化规律
如图乙所示，下列说法正确的是（
B. 时刻，穿过线圈的磁通量的变化率为零
C. 时刻，线圈中的感应电动势为零
D. 时刻，线圈中的感应电动势最大
• 参考答案：CD
例题
• 例10
如图所示，一线圈在匀强磁场中匀速转动，经过图示位置时（
A. 穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最大
B. 穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最大
C. 穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小
D. 穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最小
• 参考答案：A
）例题• 例1Fra bibliotek 如图所示，虚线右侧有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大
小为，边长为的单匝正方形线圈的中轴线位于磁场边界，并与磁场方向垂
直，线圈每条边电阻为。线圈绕中轴线以角速度匀速转动，从线圈平面
D. cos
• 参考答案：C
例题
• 例8 如图所示，一半径为 = 的圆形线圈共匝，在磁感应强度
＝ 的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的中心轴线′以 = /
的转速匀速转动，当线圈转至中性面位置（图中位置）时开始计时（
① 写出线圈内所产生的交变电动势的瞬时值表达式；
① 穿过线框平面磁通量的变化率何时最大？最大值为多少？
② 线框由图示位置转过°过程中，平均感应电动势为多大？
③ 线框由图示位置转到°时，瞬时感应电动势为多大？
④ 如果线框绕转动，电动势最大值又是多少？
• 参考答案：
①
和两边垂直切割磁感线时；
②
③
④
与磁场方向垂直时开始计时，经过时间，线圈中的感应电流为（
）
A.
sin
B.
sin
C.
cos
D.
cos
• 参考答案：B
例题
• 例12 （多选）如图，一单匝闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的
转轴 ′ 匀速转动，转动过程中产生感应电动势瞬时值 = . sin 20 （V），
符号：AC、~
实例：家庭用电
一
观察交变电流的图像
• 用示波器观察交变电流的图像
• 观察发现：生活用电是呈正弦规律变化的交变电流。
一
观察交变电流的图像
• 例1 下列图像中表示交变电流的是（
A
• 参考答案：D
B
）
C
D
二
交变电流的产生
• 交流发电机的结构
•
：匝线圈
•
、：金属滑环（连，连）
② 求线圈从图示位置开始在
时的电动势的瞬时值；
③ 求线圈从图示位置开始在 s时间内的电动势的平均值。
• 参考答案：
① = sin (V)
②86.6 V
③
V
）
例题
• 例9 （多选）某线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过它的磁通量Φ随时间变
化的规律如图所示，则（
）
A. 时刻，穿过线圈的磁通量的变化率最大
例题
• 例7 如图所示，矩形线圈，已知为 ，为 ，在磁感应强度
为的匀强磁场中绕′轴以角速度（从图中位置开始）匀速转动，则线圈
中感应电动势的瞬时值表达式为（
）
A.
sin
B.
cos
C. sin
例题
• 例2 （多选）如图甲中所示，一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直
于磁感线的轴匀速转动，线圈所围面积的磁通量随时间变化的规律
如图乙所示。下列论述正确的是（
）
A. 初始时刻线圈中感应电动势最小
B. 时刻导线的速度方向跟磁感线平行
C. 时刻线圈平面与中性面重合
D. 、 时刻线圈中感应电流方向相反
sin = m sin
+
三
用公式描述交变电流
• 几个补充说明
• 符号使用规范
•
•
峰值： 、 、
瞬时值：、、
• 线圈位于垂直中性面位置时开始计时，则电动势瞬时值为：
= cos
• 交流发电机的线圈不一定是矩形。
• 常见的交变电流
•
正弦式交变电流（正弦式电流）、锯齿波扫描电压、方波（矩形脉冲）、尖脉冲等。
• 电流方向发生改变
三
用公式描述交变电流
• 推导交变电流的表达式
三
用公式描述交变电流
• 推导交变电流的表达式
• 感应电动势的峰值
m =
• 电动势瞬时值
= sin
• 电流瞬时值
• 电压瞬时值
=
=
sin = m sin
+ +
= =