5.1交变电流(上课用)
5.1交变电流
图所示：
规律 物理量
磁通量
函数（线圈在中性面位置开始计时）
Φ＝ Φmcos ωｔ ＝ BScos ωｔ
图象
电动势
e＝ Emsin ωｔ ＝ nBSωsin ωｔ
电压
u＝U msin ωｔ
＝ REm R＋ r
sin
最大．
(3)分析判断 e、 i 大小和方向随时间的变化规律．
几种常见的交变电波形
（三）课堂总结、点评
本节课主要学习了以下几个问题：
1．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生 正弦式交变电流。
2．从中性面开始计时，感应电动势瞬时值的表达式为 电动势的最大值为 Em=NBSω。
3．中性面的特点：磁通量最大为 Φm，但 e=0。
2
2
此时整个线框中感应电动势 e=eAB+eCD =BL1L2 ωsinωt 若线圈有 n 匝时，相当于 n 个完全相同的电源串联， e=nBL1L2ωsinωt，令 Em=nBL1L2 ，叫做感应电动势的峰值， e 叫做感应电动势的瞬时值。 感应电动势的峰值 (1)转轴在线圈所在平面内且与磁场垂直．当线圈平面与磁场平行时，线圈 中的感应电动势达到峰值，且满足 Em＝ nBSω. (2)决定因素：由线圈匝数 n、磁感应强度 B、转动角速度 ω 和线圈面积 S 决定，与线圈的形状无关，与转轴的位置无关． 根据闭合电路欧姆定律，电流的最大值 I m=Em/(R+r )，电压的瞬时值 U =U msinωt。 根据部分电路欧姆定律， 电压的最大值 U m=ImR，电压的瞬时值 U=Umsinωt。 这种按正弦规律变化的交变电流叫做正弦式交变电流简称正弦式电流。
高中物理 第五章 交变电流 5.1 交变电流课件2高二选修32物理课件
应电动势的峰值均为Em＝nBSω.
12/10/2021
第十八页，共三十八页。
图4
3.正弦交变电流的瞬时值表达式
(1)从中性面位置(wèi zhi)开始计时 e＝Emsin ωt，i＝Imsin ωt，u＝Umsin ωt
(2)从与中性面垂直的位置开始计时
e＝Emcos ωt，i＝Imcos ωt，u＝Umcos ωt.
答案 线圈转到乙或丁位置时线圈中的电流最大.
线圈转到甲或丙位置时线圈中电流最小，为零，此时线圈所处(suǒ chǔ)的平面称
为中性面. 12/10/2021
第十二页，共三十八页。
答案(dá
[知识深化] 两个特殊位置
1.中性面(S⊥B位置，如图2中的甲、丙)
线圈平面与磁场垂直的位置，此时(cǐ shí)Φ最大，ΔΦ为0，e为0，i为0. 线圈经过中性面时，电流方向发生改变，线圈转Δ一t 圈电流方向改变两次.
答案(dáàn) e＝50sin 10πt (V)
解析 线圈转速n＝300 r/min＝5 r/s，
角速度ω＝2πn＝10π rad/s，
线圈产生的感应电动势最大值Em＝NBSω＝50 V， 由此得到的感应电动势瞬时值表达式为
e＝E sin 12/10/2021 m
ωt＝50sin
10πt
(V).
第二十页，共三十八页。
10 cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈总电阻r＝1 Ω，线圈绕垂直于磁感线的 轴OO′匀速转动，角速度ω＝2π rad/s，外电路电阻R＝4 Ω.求：
(1)转动(zhuàn dòng)过程中线圈中感应电动势的最大值.
答案 2 2 V
解析 设转动过程中感应电动势的最大值为Em，
5.1交变电流教案
物理学案慈济中学高二物理备课组§51 交变电流设计人：尚勇备课组长：林玉勇共1课时一、学习目标（一）知识与技能1、知道正弦交流电是矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生的.知道中性面的概念.2、掌握交变电流的变化规律及表示方法，理解描述正弦交流电的物理量的物理含义.3、理解正弦交流电的图像，能从图像中读出所需要的物理量.（二）过程与方法1、掌握描述物理规律的基本方法一一文字法、公式法、图像法.2培养学生观察能力、空间想象能力、立体图转化为平面图进行处理问题的能力（三）情感、态度与价值观培养学生的分析推理能力和抽象思维能力二、重点难点1、重点：交变电流产生的物理过程的分析及中性面的特点.2、难点：交变电流产生的物理过程的分析.三、教学方法引导分析、分组交流与讨论、类比法、比较法四、教学准备学案、多媒体设备、条形磁铁、蹄形磁铁、线圈、导线和开关、电源、电流计、图片,五、教学过程（一）自主学习（8分钟）1. 感应电动势的大小△①基本式：E = ________ 法拉第电磁感应定律）导出式：E=_______ （导体切割磁感线时的感应电动势）Bl v2.感应电动势的方向基本规律：_________________ 次定律导出规律：口诀“左力右电” ）右手定则3. ________ 和_______ 都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流_____________ （AC）;________ 随时间变化的电流称为直流（DC）. _______________ E不随时间变化的电流称物理学案慈济中学高二物理备课组为恒定电流.大小方向方向大小和方向4. 交变电流产生的方法：线圈在 ________ 场中绕 _________ 磁感线的轴_________ 专动•匀强垂直匀速5. 交变电流的变化规律（1）正弦式交变电流：按 _______________ 律变化的交变电流叫做正弦式交变电流，其电动势瞬时值表达式为e= ___________ .⑵当正弦式交变电流的负载为灯泡等用电器时，负载两端的电压u流过的电流i也按_________________ 化，即u = __________ ,i= _________ .（二）问题探究（25分钟）一、交变电流［问题设计］1. 把图1电路接在干电池的两端时，可以观察到的现象是什么？2. 答案当接在干电池两端时，只有一个发光二极管会亮.2•把图1电路接在手摇式发电机两端时，又会观察到怎样的现象？答案当接在手摇式发电机两端时两个发光二极管间或的闪亮,原因是发电机产生与直流不同的电，两个发光二极管一会儿接通这一个，一会儿再接通另外一个，电流方向不停地改变.变电流的产生［问题设计］如图2所示，当线圈在磁场中绕00'轴转动时，哪些边切割磁感线? 化？线圈转到哪些位置时没有感应电流? 产生电流的大小和方向为什么会变乙答案~~当线圈在磁场中绕 00'轴转动时，AB 、CD 边切割磁感线产生感应电流，由于两边 切割磁感线的有效速度大小及方向不断改变，所以产生的感应电流大小和方向不断变化•线 圈转到甲和丙位置时没有感应电流，我们称之为中性面.三、交变电流的变化规律［问题设计］如图3所示，线圈平面从中性面开始转动，角速度为 t ，线圈转过的角度是31，ab 边的线速度v 的方向跟磁感线方向间的夹角也等于3 t.设ab 边 长为L1，be 边长为L2，线圈面积S = L1L2，磁感应强度为B ，贝⑴ab 边产生的感应电动势多大？(2) 整个线圈中的感应电动势多大？(3) 若线圈有N 匝，则整个线圈的感应电动势多大？答案 (1)eab = BLIvsin 31 = BL1 L ；3 sin 31=*BL1L2 3 sin 31= 2BS 3 sin 31(2)整个线圈中的感应电动势由ab 和cd 两部分组成，且 eab = ecd ，所以 e = eab + ecd = BS 3 sin 3 t⑶若线圈有N 匝，则相当于N 个完全相同的电源串联, 所以 e = NBS 3 sin 31例1如图4所示，矩形线圈边长为ab = 20 cm ，bc = 10 cm ，匝数N = 100匝，磁场的磁感应强度 B = 0.01 T .当线圈以n = 50 r/s 的转速从图示位置开始逆时针匀速转动时，求：(1) 线圈中交变电动势瞬时值表达式；(2) 从线圈开始转动起，经0.01 s 时感应电动势的瞬时值.解析 (1)转动角速度3= 2 n n = 100 n rad/s_n 电动势瞬时值表达式：e = NBS 3 sin(3 t +石)n所以 e = 2 n sin （100n t +石）Vn ⑵经0.01 s 时e = 2n sin(n +石)V =— n V ，负号表示与原方向相反 课堂训练1.线圈在匀强磁场中匀速转动产生交变电流的图象如图 A .在t1、t3时刻线圈处于中性面位置B .在t2、t4时刻穿过线圈的磁通量为零C .从t1时刻到t4时刻线圈转过的角度为nD .若从0时刻到t4时刻经过0.02 S ,则在1 s 内交流电的方 向改变100次解析 线圈在磁场中从题图位置开始匀速转动时可以产生按余 弦规律变化的交流电.对于题图起始时刻，线圈的 cd 边离开纸面向纸外运动，速度方向和磁场方向垂直，产生的电动势的瞬 时值最大；用右手定则判断出电流方向为逆时针方向，与规定3 .经过时间6所示，由图象可知( )的正方向相同.所以C对.2. 如图8（a）所示，一矩形线圈abed放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴00'以角速度3逆时针匀速转动.若以线圈平面与磁场夹角45 °时为计时起点，如图（b）所示，并规定当电流自a流向b时电流方向为正.贝U下面所示的四幅图中正确的是（）解析t1、t3时刻感应电流最大，线圈位置与中性面垂直，t2、t4时刻感应电流为零，线圈在中性面，磁通量最大.从t1时刻到t4时刻线圈转过的角度为3n /2.从0时刻到t4时刻经过0.02 s,线圈转动周期T = 0.02 s,在1 s内交流电的方向改变100次.D正确.六、课堂小结（2分钟）.「定义：大小和方向都随时间做周期性变化—I 「产生：在匀强磁场中•绕垂直于磁场方向的轴交变:正弦式交做匀速转动的、按正弦规律变化的交变电流电流<变电流瞬时值表达式；尸氏血吹或e=E-r.cos祖L 〔图象：正弦（或余弦）函数七、教学反思。
5.1交变电流课件
3、矩形线圈的匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂 直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随 时间的变化规律如图2所示。下列结论正确的是 （ CD） A.在t=0.1 s和t=0.3 s时，电动势最大 B.在t=0.2 s和t=0.4 s时，电动势改变方向 C.电动势的最大值是157 V D.在t=0.4 s时，磁通量变化率最大，其值为3.14 Wb/s
例4.
一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电动势的最 大值为311V，线圈匝数为N=1,在磁场中转动的角速度是 100πrad/s。 （1）写出感应电动势的瞬时值表达式。
（2）若该发电机只与含电阻的负载组成闭合电路，电路的 总电阻为100Ω，试写出通过负载的电流强度的瞬时表 达式、在t=1/120s时电流强度的瞬时值为多少？
知识链接:
1、 电路中产生感应电流的条件： (1)电路闭合 （2）磁通量变化 2、感应电流方向的判断： （1）楞次定律 （2）右手定则 3、感应电动势的计算------------法拉第电磁感应定律： （1）E＝BLvsin θ( 导体切割磁感线时产生的感应电动势)
新课导入： 今天我们要学习的交变电流，是电磁感应现象 的进一步延伸。
中性面位置： 无电流
电流最大
中性面位置： 无电流
电流最大
由甲图位置到丙图位置，电流方向：A-B-C-D ； 由丙图位置到甲图位置， 电流方向：D-C-B-A
4、你能总结线圈在转动过程中，电流方向的变化规律吗？
线圈平面每经过中性面时，感应电流的方向就改变一次， 两 线圈转动一周，感应电流的方向改变________ 次。
3.其他几种不同类型的交流电
(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
5.1 交变电流
5.1 交变电流
一、交变电流的概念
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
二、交变电流的产生
交 流 发 电 机 模 型
过程分析
B⊥S V // B
Φ最大 E=0 I=0
中性面
B∥S V⊥B Φ=0 E、I最大
感应电流方向b到a
三、交变电流的变化规律 以线圈经过中性面开始计时，切割边L1 ，另一边L2, 推导任意时刻t线圈中的感应电动势（演示 ）
e 2 NBL1v sin t
∴
e NBL1L2 sin t
令 Em 则有
L2 又v 2
NBL1L2=NBSω
e Em sin t
e为电动势在时刻t的瞬时值， Em为电动势的最大值（峰值）NBSω
B c
b
c d
c
b K L B A
c
b a
b
b
a
d
d
L
k
L
A
k
a
c K L B A d L
a
d
A
k B
A
B
a
e
Em
T/4 2T/4 3T/4 3π/2 T 2π
t
ωt
o
π/2
π
五、交变电流的种类 (1)正弦交流电 (2)示波器中的锯齿波扫描电压 (3)电子计算机中的矩讨论
线圈转动一周， 多少次经过中性面? 电流方向改变多少次?
c(d)
O a(b)
1.中性面：垂直磁场方向的平面．
（1）线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大 φ=BS，但△φ/△t =0最小，（ ab和cd边都不切割 磁感线），线圈中的感应电动势为零．
5.1 交变电流
、
．发电机转子是
由蒸汽轮机
机带动．
水轮机 或其它动力
（3）电路上的电压按正弦规 u U m sin t 律变化
i I m sin t
1. 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动。设线圈ab 边长为20cm，ad边长为10cm，磁感应强度 B=0.01T，线圈的转速n=50r/s，求：电动势 的最大值及对应的线圈位置。
0.0628V 线圈平面与磁场方向平行。
交流发电机简介.
教学小结
1、定义：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。 2、过程：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转 动。匀速转动时产生正弦式交变电流。
3、变化规律： （1）方向变化规律----线圈平面每经过中性面一次， 感应电流的方向就改变一次；线圈转动一周，感应电 流的方向改变两次。 φ 最大，△φ/△t =0最小，感应 电动势最小E=0 （2）大小变化规律----按正弦规律变化：
（课件演示）
二、交变电流的产生
问题：各环节电流方向？电流最大最小的位置？线圈 转动一周，电流方向改变多少次？
三．交变电流的变化规律
以线圈经过中性面开始计时，切割边L1，另一边L2,推导 任意时刻t线圈中的感应电动势（演示 ）
e 2 NBL1v sin t
∴
e NBL1L2 sin t
４、线圈从中性面开始转动，角速度是，
线圈中的感应电动势的峰值是Em，那么在
任一时刻t感应电动势的瞬时值e
为 为
e= Emsinω t
．若线圈电阻为Ｒ，
则 感 应 电 流 的 瞬 时 值 Ｉ
i= (Em/R)· sinω t ． e
Em
0
5,1交变电流(课件)-高中物理课件(人教版选修3-2)
具 有
3.感应电动势: E=0
的 特
4.磁通量的变化率: ∆Φ/∆t= 0
点 5.感应电流: I=0
将立体图转化 为平面正视图
v
v
我们称为与中性面垂
直的面（峰值面）
1.线圈平面与磁场平行(B//S)，速度方向与磁场方向垂
此 时
直(B⊥v)
线 圈
2.磁通量:
Φ=0
具 有
3.感应电动势:
E=BLv 最大
交变电流的变化规律:
以线圈经过中性面开始计时（AB和CD边切割磁感线 ），在时刻t线圈中的感应电动势
匝数 e=BSω sin ωt 面积 若为N匝线圈 e = NBSω sin ωt
令 Em = NBSω 则 e = Em sin ωt
e :为电动势在时刻t的瞬时值 Em :为电动势可能达到的最大值——峰值
2.感应电流方向DCBA
3.转过180度
C D
B A
v∥B，没有边切割磁感线。 特点：B⊥S，φ最大
没有切割，E=0，I=0
B⊥S，φ最大
D(C)
B
A(B)
此时位置称之为--中性面 B⊥S，φ最大，E=0
4.转过270度
C D
B A
B∥S，φ=0
D(C)
A(B)
B
a（b）、d（c）边垂直切割磁感应线， E最大，I最大 特点：1.B∥S，φ=0，E最大，I最大， 2.感应电流方向ABCD
电刷
【演示1】
观察小灯泡的发光情况
“亮”、“闪” 亮: 说明有电流通过灯泡 闪: 通过灯泡电流大小是变化
线框中产生的感应电流强度大小是变化的
【演示2】
G
观察二极管的发光情况
5.1交变电流优秀课件
问题与练习： 1、根据交变电流的定义，下列电流的波形图哪 些是交流电（ BDF）
Ａ
Ｂ
Ｃ
Ｄ
Ｅ
Ｆ
问题与练习：
2、下图是正弦交流电的波形图，哪个时刻磁通 量最大？（ t1t3 ）哪个位置磁通量变化率最大？ （ t2 t4 ）
φ
０
t1
t2 t3
t4
t
课堂练习 3、线圈从中性面开始转动，角速度是ω，线圈
e nBS sin t
波形图如右： e Em
０
t
Em nBS
-Em
Em称为电动势的峰值。 e
nBS sin t
e ~
电路中电动势的瞬时值表达式： 电路中的电流瞬时值表达式：
e Em sin t
i I m sin t
电路中的电压瞬时值表达式：
u U m sin t
a
L
× × × × c
d
L
b
×
×
θ
.
ω
L
解析：
L
× ×
×
×
×
×
θ
.
从中性面开始计时：
t
ω
每条切割边的线速度为： 两边产生的感应电动势为：
L v 2 2 e NBL sin t
令 Em NBL2 NBS 则有 e Em sin t
2、从中性面开始计时，交流发电机产生的电 动势瞬时值为：
ccdd线圈平面与磁感线垂直的位置叫做中性面1线圈经过中性面时穿过线圈的磁通量但磁通量的变化率为零线圈中的电动势为2线圈经过中性面时电流将改变方向线圈转动一周次经过中性面电流方向改变中性面最大最大为为00两两两两三
5.1《交变电流》
课件8：5.1交变电流
大,i最大,电流方向不改变。
【题组训练】 1.(多选)图中哪些情况线圈中产生了交流电 ( )
【解析】选B、C、D。根据正弦交流电产生的条件可知, 轴必须垂直于磁感线,但对线圈的形状没有特别要求。
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。则下列说法正 确的是 ( )
A.t=0时刻,线圈平面与中性面垂直 B.t=0.01s时刻,Φ的变化率最大 C.t=0.02s时刻,交流电动势达到最大 D.该线圈相应产生的交流电动势的图象如图乙所示
【解析】选B。t=0时刻,穿过线圈的磁通量最大,线圈 处于中性面的位置,选项A错误;t=0.01s时刻,Φ的变化 率最大,选项B正确;t=0.02s时刻,穿过线圈的磁通量最 大,线圈处于中性面的位置,磁通量变化率为零,电动势 为零,选项C、D错误。
【解析】选A、C。将t=0代入表达式,可得e=0,线圈位于 中性面位置,磁通量最大,A正确,B错误。将t=0.02s,代入 表达式得e=0,此时线圈位于中性面,穿过线圈的磁通量 最大;将t=0.005s代入表达式得e=10V,此时线圈垂直于中 性面,穿过线圈的磁通量为零,故C正确,D错误。
2.(多选)如图所示,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,转动过程中线框中产生的感 应电动势的瞬时值为e=0.5sin20tV,由该表达式可推知以 下哪些物理量( )
(2)电流的峰值为Im=
Em R
=6.28A。
答案:(1)6.28V (2)6.28A
【题组训练】 1.(多选)线圈在匀强磁场中匀速转动,所产生的交流电动势的瞬时 值表达式为e=10sin100πtV,则下列说法中正确的是 ( ) A.t=0时,线圈位于中性面,此时穿过线圈的磁通量最大 B.t=0时,线圈垂直中性面,穿过线圈的磁通量为零 C.t=0.02s时,e=0,线圈位于中性面,此时穿过线圈的磁通量最大 D.t=0.005s时,e=10V,线圈位于中性面,此时穿过线圈的磁通量最 大
5.1交变电流学案
5.1交变电流导学案【教学目标】1．理解交变电流的产生原理2．掌握交变电流的变化规律及表示方法3．理解交流电的瞬时值，最大值及中性面的概念4．培养观察能力、空间想象能力以及立体图转化为平面图形的能力【教学重难点】1．重点是交变电流产生的物理过程分析2．难点是交变电流的变化规律及应用【教学过程】一、基本知识导学：阅读课本31-33页，认识一下基本概念。
1、△恒定电流：和都不随时间而改变的电流叫恒定电流。
△直流：不随时间变化的电流称为直流。
△交变电流：和随时间周期性变化的电流叫。
2、图中甲和丙线圈所在的平面称为中性面。
此时，通过线圈的磁通量（最大还是最小）3、正弦交变电流：。
感应电动势的瞬时表达式：当负载是电灯等纯电阻用电器时，负载两端的电压表达式：流过的电流表达式：4、电动势的峰值：5、发电机的基本构成：①②发电机的基本种类：①②二、重难点探究：1、交变电流的产生原理：如课本上图5.1-3所示，假定线圈沿逆时针方向匀速转动，产生了正弦交变电流。
请同学按照以下思路分析线圈转动一周的过程中线圈中的电流情况。
①图中矩形线圈转动过程中，哪些边会产生电动势？②在线圈由甲转到乙的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？在线圈由丙转到丁的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？过程甲→乙乙→丙丙→丁丁→甲电流方向③当线圈转到什么位置时线圈中没有电流，转到什么位置时线圈中的电流最大？④这些位置磁通量及磁通量的变化率等还有什么特点？⑤大致画出通过电流表的电流随时间变化的曲线，从E经过负载流向F的电流记为正，反之为负。
在横坐标上标出线圈到达甲乙丙丁几个位置时对应的时刻。
总结：【反馈练习】1.关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流, 以下说法中正确的是:（ ） A 、线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变 B 、线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次C 、线圈平面经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次D 、线圈转动一周，感应电动势和感应电流方向都要改变一次2.一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，穿过线圈平面的磁通量Φ与产生的感应电动势e 的大小关系正确的是 （ ）A ．Φ最大，e 最大．B ．Φ最小，e 最小．C ．Φ最大，e 最小．D ．Φ最小，e 最大． 2、交变电流的变化规律 （1）推导（画出侧视图）在磁感应强度B 的匀强磁场中，矩形线圈逆时针绕中轴匀速转动，角速度ω。
5.1普通班的交变电流导学案
5.1普通班的交变电流导学案【教学目标】1．认识交变电流2．理解交变电流的产生原理，掌握交变电流的变化规律3．掌握交变电流的表示方法，理解交流电的瞬时值，最大值4．培养观察能力、空间想象能力以及立体图转化为平面图形的能力【教学重难点】1．重点是交变电流产生分析及变化规律的推导；2．难点是交变电流的变化规律及应用【教学过程】一、复习巩固（各组提问3分钟完成）1、导体切割磁感线时产生感应电动势大小的瞬时表达式为:E=_______.2、运用楞次定律判断感应电流方向的一般步骤是：1）、明确研究的闭合回路中________的方向；2）、明确穿过闭合回路的磁通量是________还是________;3）、由楞次定律判断出__________的方向；4）、由安培定则判断出__________的方向。
3、右手定则伸开右手，使拇指与其余四指______，并且都与_____在一个平面内。
让磁感线从_______进入，并使________指向导体运动的方向，这时_______所指的方向就是感应电流的方向。
二．交变电流(学生自学5分钟可完成)（1）________随时间做_________变化的电流叫做交变电流，简称交流；（2）________不随时间变化的电流称为直流；（3）________和_______都不随时间变化的电流叫做_________电流；练习：如图所示的的几种电流随时间变化的图线中，属于交变电流的是_______，属于正弦式交变电流的是______。
（D答案给以简单解释）三．交变电流的产生（学生阅读5分钟，3分钟讨论完成答案）1．过程分析（教学发现需要老师1分钟给解答表格最后一项电流的方向；右手定则。
为本节第一难点：图形的转换。
）2．结论：（10分钟自学，3分钟讨论核对小组答案。
）（1）在线圈转动时，磁通量最大时，磁通量的变化率__________；磁通量为0时，磁通量变化率_______；感应电动势的大小由_______________决定。
5.1交变电流(很好用)
（2）大小变化规律-------按正弦规律变化：
e=Emsinωt i=Imsinωt u=Umsinωt
Em=NBSω叫电动势的最大值 Im=Em/R叫电流的最大值 Um=ImR叫电压的最大值
e Em sin t
e
Em
0
- Em
3T 4
TT 42
（1）线圈与磁感线垂直时
①感应电动势____最_,磁小通量_____。最大
3、此表达形式仅在从中性面开始计时的情况下成立
4、若该线圈给外电阻R供电，设线圈本身电阻为r，由闭合电路欧姆定律
I i e E m sin t Rr Rr
sin t
m
U u R两端的电压为
sin t
m
交流电的图像
b
c
c
d
a
d
k
L
A
B
b
K L
A
a
B
c
b
b
a
dk
a
A
L
B
c
K L
A d
B
b
c
a
d
无论哪种发电机，转动的部分叫转子，不动的部分叫定子
小结
1、交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。 2、产生：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速 转动
3、交变电流的变化规律： （1）方向变化规律-------线圈平面每经过中性面一次，感应电流的 方向就改变一次；线圈转动一周，感应电流的方向改变两次。
为什么矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时线圈里 能产生交变电流？
交变电流的产生
交变电流产生示意图：
ABCD——线圈（切割磁感线）
｝ K、L——圆环
高中物理5.1交变电流1课件新人教版选修3_2
演示实验
交流发电机模型的原理简图
一、交变电流
1.交变电流(交流):大小和方向都随时间 做周期性变化的电流.
2.直流电：电流方向不随时间而 改变
二、交变电流的产生
矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的 轴匀速转动
(甲)
没有边切割磁感应线
B⊥S， Φ最大， E=0 , I=0 中性面
a（b）、d（c）边垂
为零．
（2）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．
三．交变电流的变化规律
以线圈经过中性面开始计时，在时刻t线圈中的感
应电动势（ab和cd边切割磁感线 ）
e 2NBLv sint
v L
2
所以 e NBL2 sint
令 Em NBL2=NB ωS
律变化
电流 i I m sint 通过R时：
u iR，U m Im R.
四、交流电的图像
1.正弦交变电流的图像
b
a
d
kA
L
B
c
c
d
b
K L
A
a
B
c
b
bห้องสมุดไป่ตู้
a
dk
a
A
L
B
c
KA
L
d
B
b
c
a
d
kA
L
B
2.几种常见的交变电流
1、线圈转动一周，电流方向 改变多少次？
2、线圈转到什么位置时磁通 量最大？这时感应电动势是最 大还是最小？
3、线圈转到什么位置时磁通 量最小？这时感应电动势是最 大还是最小？
中性面：线圈平面与磁感线垂直的位置叫做 中性面．
课件3：5.1 交变电流
问题探究
探究1 交变电流的产生过程
【问题导思】 1．线圈在什么位置时磁通量达到最大值、在什 么位置时磁通量的变化率达到最大值？ 2．线圈在什么位置时电流方向开始改变？
1．产生 在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转 动的线圈里产生的是交变电流，实验装置如图所 示．
2．过程分析 如图所示：
甲 乙
线圈处于图示位置时，ab边向右运动，由右手 定则，ab边的感应电流方向为a→b；线圈平面与磁场 方向平行时，ab、cd边垂直切割磁感线，线圈产生的 电动势最大，也可以这样认为，线圈处于竖直位置 时，磁通量为零，但磁通量的变化率最大．
【答案】 C
探究2 交变电流的变化规律 【问题导思】 1．怎样推导交变电流的瞬时值表达式？ 2．怎样计算峰值？峰值的决定因素是什么？
【答案】 AC
3．(2014·石家庄高二检测)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 e随时间t的变化如图．下面说法中正确的是( )
A．t1时刻通过线圈的磁通量为零 B．t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大 C．t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大 D．每当e变换方向时，通过线圈的磁通量绝对值都为最大
【方法指导】 线圈在有界磁场中转动，可分阶 段分析线圈中磁通量、磁通量变化率的变化规律， 进而确定电流的变化规律．
【规范解答】 在 0～T4内，ab 一侧的线框在磁场中绕 OO′转动
产生正弦式电流，电流方向由楞次定律判断为 dcba 且越来越大.T4～T2内，ab 一侧线框在磁场外，而 dc 一侧线框又进入磁场产生交流电，电流方向为 dcba 且由导体在垂直磁场方向的分速度的变化和 e＝NBlv⊥以及 i＝Re 可知电流越 来越小，以此类推，可知 i-t 图象正确的为 B.
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
A(B)
中性面
与磁感线垂直的平面
D(C)
①线圈经过中性面时，感应电动势为零， 感应电流为零。
②线圈每经过中性面一次，交流电方向改 变一次，线圈每转动一周（交流电的一个 周期） ，两次经过中性面，交流电的方向 改变两次。
设线圈平面从中性面开始转动， 角速度是ω．经过时间t，AB、CD宽 L1，AD、BC长L2 ，磁感应强度是B. ① 线圈与中性面的夹角是多少？
t=0
中性面
v11
A(B)
θ
B
D(C)
t
② AB边的速度多大？ V
L2
2
v
v⊥
③ AB边速度方向与磁场方向夹角是多大？
t
④ AB边中的感应电动势多大？
e1 BL1V sin BL1
⑤ 线圈中的感应电动势多大？
L2 sin t 2
L2 e 2 BL1 sin t BS sin t 2
（2）大小变化规律-------按正弦规律变化：
e=Emsinωt i=Imsinωt u=Umsinωt Em=NBSω叫电动势的最大值 Im=Em/R叫电流的最大值 Um=ImR叫电压的最大值
e Em sin t
e
Em 0 - Em
3T 4
T 4 T 2
（1）线圈与磁感线垂直时 最小 ,磁通量_____ 最大 。 ①感应电动势_____
无论哪种发电机，转动的部分叫转子，不动的部分叫定子
小结
1、交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。 2、产生：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速 转动 3、交变电流的变化规律： （1）方向变化规律-------线圈平面每经过中性面一次， 感应电流的方向就改变一次；线圈转动一周，感应电 流的方向改变两次。
(C)
t
(E)
(D)
2 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随时 间的变化规律如图所示，下面说法中正确的是 ( )： A. T1时刻通过线圈的磁通量为零； B. T2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大； C. T3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最 大； D. 每当e变换方向时，通过线圈的磁通量的绝 对值都为最大。
磁场
为什么矩形线圈在匀强磁场中匀速转动 时线圈里能产生交变电流？
交变电流的产生
交变电流产生示意图：
ABCD——线圈（切割磁感线） K、L——圆环
E 、 F——电刷
｝
使线圈在转动时保 持与外电路的连接
A(B)
A(B)
D(C)
D(C)
1、在线圈由甲转到乙的过程中，AB边中电流向哪 个方向流动？ 由B→A
T
②是电流方向_________ 发生变化 的位置。
t（2）当线圈与磁感线平行时：
最大 ，磁通量_____ 最小 。 感应电动势_____ （3）线圈连续匀速转动的过程中： 周期性变化。 电流的大小和方向都做______
例1
下列表示交变电流的有（CE ）
i
0
u
i t
0
t
0
t
(A)
i
0
t
(B)
e 0
ω 为线圈转动的角速度
正弦式交流电的产生的描述
1、矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动时，所产 生的交变电流按照正弦函数的规律变化——正弦式交流电 2、Em匀速转动过程中能产生电动势的最大值——峰值， e为瞬时值
3、此表达形式仅在从中性面开始计时的情况下成立 4、若该线圈给外电阻R供电，设线圈本身电阻为r，由闭合电路欧 姆定律
π
四、交变电流的种类
(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
交流发电机
发电机的基本组成? 发电机的基本种类?
交流发电机简介
• • • • • •
（1）发电机的基本组成： ①用来产生感应电动势的线圈（叫电枢） ②用来产生磁场的磁极 （2）发电机的基本种类 ①旋转电枢式发电机（电枢动磁极不动） ②旋转磁极式发电机（磁极动电枢不动）
D(C)
D(C) B
A(B)
A(B)ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
B
2、在线圈由丙转到丁的过程中，AB边中电流向哪 个方向流动？ 由A→B
在线圈的转动过程中，穿过线圈的磁通量、线 圈中的感应电动势、感应电流有什么特点？
A(B)
D(C)
A(B)
D(C)
B
D(C)
A(B)
D(C)
A(B)
B
3、当线圈转到什么位置时线圈中没有电流？转到什么 线圈经过甲、 位置时线圈中电流最大？ 丙位置时，电 线圈转到甲、丙位置时线圈中没有电流； 流方向发生改 转到乙、丁位置时线圈中电流最大！ 变。
e i E m sin t Rr Rr
sin t Im
R两端的电压为
u U m sin t
交流电的图像
b
c
d
d
K
c
b d L
c
a
b a
b a
b
c
d
a L
k B
A
L
A
k B
c K L B A d
a
A
k
L
A
B
B
e
Em
T/4 2T/4 3T/4 3π/2 T 2π
t
ωt
o
π/2
Im=Em/R=400V / 2000 Ω =0.2A 电流瞬时值的表达式为： i=Imsin ω t=2sin314t
三．交变电流的变化规律
以线圈经过中性面开始计时，在时刻t线圈中的 感应电动势（AB和CD边切割磁感线 ）
e BS sin t
若为N匝线圈
所以
e NBS sin t
Em =NBωS
则有 e Em sin t
令
e为电动势在时刻t的瞬时值， Em为电动势的最大值（峰值）．
e E m sin t
第五章
交变电流
一、交变电流
1、交变电流： 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(AC)。 2、直流电： 方向不随时间变化的电流叫 做直流电,简称直流（DC）。
交变电流可以转变成直流，实验室 学生电源就有这种功能。
二、交变电流的产生（交流发电机） 1、发电机的基本构造 线圈：转轴垂直于磁场方向 磁极：磁极间形成匀强
答案： D
练习
一台发电机在产生正弦式电流。如果发电机电动势的峰值为 Em=400V，线圈匀速转动的角速度为ω=314rad/s，试写出电动 势瞬时值的表达式。如果这个发电机的外电路只有电阻元件，总 电阻为2000Ω，电路中电流的峰值是多少？写出电流瞬时值的表 达式。
解： 电动势瞬时值的表达式为： e=Emsin ω t=400sin314t 电流峰值为：