优秀课件人教版高中物理选修3-2《交变电流》课件 (共32张PPT) (1)

u iR，U m I m R. （3）电路上的电压按正弦规律变化 u U m sin t
2.峰值表达式 Em＝NBSω ＝NΦ mω Um＝ImR Em Im＝ R＋r
成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时
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.
2
e NBL1L2 sin t
θ v⊥
令Em NBL1L2 NBS
则有 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）．
三、交变电流的变化规律
1.（1）电动势按正弦规律变化 e Em sin t （2）电流按正弦规律变化 i I m sin t 电流 i I m sin t 通过R时：
交 变 电 流
武威第十八中学
观察电流表指针摆动
圆环
电刷
｝
使线圈在转动时保 持与外电路的连接
一、认识交变电流
1、直流电流(DC)
方向不随时间变化的电流称为直流电。电池 供给的电流,大小和方向都不随时间变化,所以属 于直流.
2、交变电流(AC)
家庭电路中的电流,大小和方向都随时间做周 期性变化,这样的电流叫做交变电流。
过程分析
B⊥S Φ最大 t =0
E=0 I=0 中性面
A(B)
D(C)
将立体图转化为平面图
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)
讨论：中性面的特点 中性面
A(B)
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。
发电机连接负载时，通过电路中的电流也是按照正 弦规律变化的，它也可以用三角函数式表达：
i=Imsinωt
i——电流的瞬时值 Im——它能达到的峰值 根据欧姆定律，电压也按正弦 规律变化，其表达式是：
u=Umsinωt u——电压的瞬时值 Um——它达到的峰值
交变电流的变化规律
如果以时间t为横坐标，以电流i或电压u为纵坐 标，把电流或电压变化的规律用曲线画出来，会得 到下图所示的正弦曲线。
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。
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)
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？
按正弦规律变化的交变电流叫做正弦交变电流。 简称正弦式电流。它是一种最简单、最基本的交变电 流。我国家庭电路中的交变电流就是正弦交变电流
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,ab和cd 为L1,bc和ad为L2） L2 e 2 NBL1v sin t v
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
四、交流电的图像
b
c
d
d
K A
c
b
c
d
L a
b a
b a
b
c
d
a L
k
B
A
k
c K L B A d L
L
B
a
A
k B
A
B
Em
e
T/4
2T/4
3T/4
T 2π
D(C)
D(C) B
பைடு நூலகம்
A(B)
A(B)
B
2.在线圈由丙转到丁的过程中，线圈中电流向哪 个方向流动？ 由A→B → C→D → A
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磁通量为零，转到什么位置时磁通量 最大？转到什么位置时线圈中没有电流？转到什么位置时线 圈中电流最大？ 线圈转到甲、丙位置时磁通量最大，线圈中没有电流；转 到乙、丁位置时磁通量为0，线圈中电流最大。
m
Em NBS; I
R Em U Em ; m Rr Rr
3、中性面的特点： 4、交流电图像
磁通量最大为Φm；
e=0；I=0,电流方向发生改变。
从中性面开始计时:正弦函数 从垂直中性面开始:余弦函数
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．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动， 线圈中就会产生正弦交变电流。 3．正弦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。 （2）大小变化规律-------按正弦规律变化：
思考:图中的电流i 随时间t 变化的图像 中,表示交流电的是( BCD ).
圆环
电刷
｝
使线圈在转动时保 持与外电路的连接
二、交变电流的产生
A(B)
D(C)
A(B)
D(C)
B
D(C)
A(B)
D(C)
A(B)
B
A(B)
A(B)
D(C)
D(C)
1、在线圈由甲转到乙的过程中，线圈中电流向哪 个方向流动？ 由D→C →B → A →D
交变电流的变化规律 t=0
A(B)
θ B
D(C)
N匝线圈从中性面开始匀速转动有：
v
e＝NBSωsinωt
峰值 Em＝NBSω＝NΦmω
这说明发电机线圈中产生的感应电 动势是按照正弦规律变化的，它可以写做：
e=Emsinωt
e——电动势的瞬时值
Em——它达到的峰值
ω——发电机线圈转动的角速度
交变电流的变化规律
t
ωt
o
π/2
π
3π/2
用示波器观察交变电流的波形图
几种交变电流
家庭电路的正弦交流电
示波器中的锯齿波扫描电压
电子计算机中的矩形脉冲
激光通信中的尖脉冲
本节课小结:
2、正弦式交变电流的规律:(从中性面开始计时)
其中：
1、交流电和直流电
e Em sin t; i I m sin t; u U m sin t