第五章交变电流

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(完整版)高二物理选修3.2_第五章交变电流知识点总结,推荐文档

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第五章交变电流5.1交变电流一、直流电(DC) 电流方向不随时间而改变交变电流(AC) 大小和方向都随时间做周期性变化的电流交流发电机模型的原理简图二、交变电流的产生中性面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 为电动势在时刻t 的瞬时值,Em 为电动势的最大值(峰值).四、交流电的图像五、交变电流的种类课堂练习5.2《描述交变电流的物理量》复习回顾(一)交变电流:大小和方向随时间做周期性变化的电流;简称交流。

其中按正弦规律变化的交流电叫正弦交流电。

(二)正弦交流电的产生及变化规律1、产生:线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时,产生正弦交流电。

2、中性面:跟磁场方向垂直的平面叫做中性面。

这一位置穿过线圈的磁通量最大,磁通量变化率为零,线圈中无感应电动势。

3、规律:瞬时值表达式:从中性面开始计时一、周期和频率物理意义:表示交流电变化的快慢1、周期:交变电流完成一次周期性变化所需的时间。

2、频率:交变电流一秒内完成周期性变化的次数。

角频率:线圈在磁场中转动的角速度二、峰值和有效值3.有效值定义:E、U、I根据电流的热效应来规定,让交流与直流分别通过相同的电阻,如果在交流的一个周期内它们产生的热量相等,就把这个直流的数值叫做这个交流的有效值。

4. 正弦交流电的有效值与最大值的关系:说明:A 、以上关系式只适用于正弦或余弦交流电;B 、交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值;C 、交流电流表和交流电压表的读数是有效值D 、对于交流电若没有特殊说明的均指有效值注意:峰值(最大值)、有效值、 平均值在应用上的区别。

1、在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。

高二物理第五章交变电流知识精讲 人教版

高二物理第五章交变电流知识精讲 人教版

高二物理第五章交变电流知识精讲人教版一. 本周教学内容:第五章《交变电流》二. 重点、难点:〔一〕核心知识内容分析1. 交变电流的产生与变化规律的分析〔1〕交流电的概念矩形线圈在磁场中匀速转动,在转动的过程中线圈中可产生交变电流。

正弦交变电流:按正弦规律变化的交变电流叫正弦交变电流。

正弦交变电流是一种最简单、最根本的交变电流。

图1〔2〕中性面与线圈平面处于中性面时的特点中性面图2中性面的概念:当线圈平面与磁感线垂直时,线圈的两边没有切割磁感线,线圈的磁通量最大而磁通量的变化为零,线圈内的感应电动势为零,这个面称为中性面。

当线圈平面旋转到与磁感线平行时〔线圈平面与中性面垂直〕,线圈的磁通量最小,磁通量的变化最快〔线圈的两边切割磁感线的速度最大〕,线圈产生的感应电动势最大。

当线圈从中性面开始转动时,产生的交变电流是正弦规律变化。

当线圈从磁通量最小值面开始转动时,产生的交变电流是余弦规律变化。

正弦规律变化与余弦规律变化在本质上无区别,只是起始位置不同。

〔3〕交流电的图象图象的物理意义:描述交流电随时间的变化规律。

正弦曲线与余弦曲线的区别 〔4〕交流电的变化规律 瞬时值表达式e t U U t i I t m m m ===εωωωsin sin sin ,,平面矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时感应电动势的峰值εωωφωωπππm m nBl l nBS n f n T======12222, 2. 表征交流电的物理量 〔1〕交流电的有效值定义方法:根据电流的热效应规定,让交流电与直流电通过同样的电阻,如果在同一时间内产生的热量一样,如此直流电的数值叫交流电的有效值。

〔2〕有效值与峰值的关系 在正弦与余弦交流电的关系I I m =22说明:通常所指的交流电电流、电压、电动势都是指有效值,交流电表测量的值是有效值,交流用电设备铭牌标出的电压、电流值均指有效值。

〔3〕交流电的周期与频率的关系T f=1 交流电的周期与频率表征交流电变化快慢,周期越小,频率越大,交流电的变化越快。

第五章《交变电流》.ppt

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10
判断此位置有没有感应电流,方向怎么样?
N
b
a d
S
2020-11-9
c a
V
感谢你的观看
N
V
d
S
11
B∥S Φ=0 E最大 I最大
感应电流方向a到b
线圈与磁场平行时,Φ最小,
但线圈中的电动势最大 (V⊥B)
2020-11-9
感谢你的观看
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判断此位置有没有感应电流,方向怎么样?
NN
SS
2020-11-9
感谢你的观看
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3、当线圈平面垂直于磁感线时, 线圈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 .线圈平面每经过中性面 一次,感应电流方向就改变一次,因 此线圈转动一周,感应电流方向改 变 两次 .
2020-11-9
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4、线圈从中性面开始转动,角速度是ω,
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 e=Emsinωt .若电路总电阻为R,则
感应电流的瞬时值I为 i=(Em/R)·sinωt.
e
Em
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0
-Em
感谢你的观看
t
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六、交流发电机
2020-11-9
感谢你的观看
28
2020-11-9
感谢你的观看
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1、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)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.
2.线圈平行与磁感线时,φ=0,△φ/△t最大,感应电
动势最大。

高中物理第五章交变电流第1节交变电流讲义含解析新人教版选修3_220190412181

高中物理第五章交变电流第1节交变电流讲义含解析新人教版选修3_220190412181

第1节交变电流1.交变电流是指大小和方向都随时间周期性变化的电流。

2.线圈在磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时可产生正弦式交变电流,与转轴的位置无关。

3.正弦式交变电流的瞬时值表达式为e=E m sin ωt,u=U m sin ωt, i=I m sin ωt, 式中的E m、U m、I m是指交变电流的最大值,也叫峰值。

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,简称交流。

2.直流方向不随时间变化的电流。

二、交变电流的产生1.过程分析2.中性面线圈在磁场中转动的过程中,线圈平面与磁场垂直时所在的平面。

三、交变电流的变化规律1.从两个特殊位置开始计时的瞬时值表达式2.交变电流的图像 (1)正弦式交变电流的图像(2)其他几种不同类型的交变电流1.自主思考——判一判(1)方向周期性变化,大小不变的电流也是交变电流。

(√)(2)在匀强磁场中线圈绕垂直磁场的转轴匀速转动通过中性面时,感应电流为零,但感应电流为零时,不一定在中性面位置。

(×)(3)表达式为e =E m sin ωt 的交变电流为正弦式交变电流,表达式为e =E m sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫ωt +π2的交变电流也是正弦式交变电流。

(√)(4)线圈绕垂直磁场的转轴匀速转动的过程中产生了正弦交变电流,峰值越大,则瞬时值也越大。

(×)(5)交变电流的图像均为正弦函数图像或余弦函数图像。

(×)(6)线圈绕垂直磁场的转轴匀速转动的过程中产生了正弦交变电流,感应电动势的图像、感应电流的图像形状是完全一致的。

(√)2.合作探究——议一议 (1)中性面是任意规定的吗?提示:不是。

中性面是一个客观存在的平面,即与磁感线垂直的平面。

(2)如何理解线圈平面转到中性面时感应电动势为零,而线圈平面与中性面垂直时感应电动势最大呢?提示:根据法拉第电磁感应定律E =n ΔΦΔt 可知,感应电动势的大小不是与磁通量Φ直接对应,而是与磁通量的变化率成正比。

高中物理 第五章 交变电流 5-1 交变电流 新人教版选修3-2

高中物理 第五章 交变电流 5-1 交变电流 新人教版选修3-2

(2)过程分析(如图所示)
①如图甲所示:线圈由(a)位置转到(b)位置过程中,线 圈中电流方向为 a→b→c→d;线圈由(b)位置转到(c)位置过 程中,线圈中电流方向为 a→b→c→d;线圈由(c)位置转到 (d)位置过程中,线圈中电流方向为 d→c→b→a;线圈由(d) 位置回到(a)位置过程中,线圈中电流方向为 d→c→b→a。
想一想 在物理实验室做电学实验时,经常会用到学生电源,学 生电源的主要功能是什么?
提示:给学生提供安全的交流电压、电流以及安全的 直流电压、电流。
二、交变电流的产生 1.产生过程(在下面横线上填:“ABCD”或“DCBA”)
2.中性面:线圈在磁场中转动的过程中,线圈平面与
磁场 □5 垂直 时所在的平面。 3.在 □6 甲 、 □7 丙 位置时线圈中没有电流,
中性面 最大 零 零

零 改变
中性面的垂面 零
最大 最大
最大
最大 不变
(1)线圈每经过中性面一次,线圈中感应电 流就要改变一次方向。
(2)线圈转一周,感应电流方向改变两次。
例 1 一闭合矩形线圈 abcd 位于如图甲所示的匀强磁 场中,绕垂直于磁感线的固定轴 OO′匀速转动,通过线圈 的磁通量 Φ 随时间 t 的变化规律如图乙所示,下列说法正 确的是( )
中性面的特点 (1)线圈位于中性面时,磁通量最大,磁通量变化率最 小且为零,感应电动势为零。 (2)线圈每经过中性面一次,线圈中感应电流方向改变 一次。
[变式训练1] 关于线圈在匀强磁场中转动时产生的交 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
A.t1、t3 时刻通过线圈的磁通量变化率最大 B.t1、t3 时刻线圈中感应电流方向改变 C.t2、t4 时刻线圈中磁通量最大 D.t2、t4 时刻线圈中感应电动势最小

高中物理选修3-2课件:第五章交变电流-1交变电流

高中物理选修3-2课件:第五章交变电流-1交变电流
答案:C
2.如图所示,匀强磁场 B=0.1 T,所用矩形线圈的 匝数 N=100,边长 ab=0.2 m,bc=0.5 m,以角速度 ω =100π rad/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:
(1)线圈中瞬时感应电动势的大小; (2)由 t=0 至 t=T4过程中的平均感应电动势值; (3)若从线圈平面平行磁感线时开始计时,求线圈在 t =T6时刻的电动势大小.
答案:CD
题后反思 (1)在线圈转动过程中,磁通量最大时,磁通量变化 率恰好为零;磁通量为零时,磁通量变化率恰好最大. (2)感应电动势的大小由磁通量变化率决定,与磁通 量的大小没有直接关系.
1.如图所示,一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直 于磁场方向的转轴 OO′以恒定的角速度 ω 转动,从线圈 平面与磁场方向平行时开始计时,则在2πω~23ωπ 这段时间 内( )
3.中性面
(1)定义:线圈平面与磁场垂直的位置. (2)特点:线圈在此位置磁通量最大,电动势为零, 线圈经过中性面时,感应电流的方向要发生改变.
判断正误
(1) 只 要 线 圈 在 磁 场 中 转 动 , 就 可 以 产 生 交 变 电 流.(×)
(2) 当 线 圈 中 的 磁 通 量 最 大 时 , 产 生 的 电 流 也 最 大.(×)
还是选 e=Emcos ωt.
1.交流发电机在工作时电动势为 e=Emsin ωt,若将 发电机的角速度提高一倍,同时将线框所围面积减小一
半,其他条件不变,则其电动势变为( )
A.e′=Emsinω2t
B.e′=2Emsinω2t
C.e′=Emsin 2ωt D.e′=E2msin 2ωt
解析:交变电流的瞬时值表达式 e=Emsin ωt,其中 Em=NBSω,当 ω 加倍而 S 减半时,Em 不变,故 C 正确.

高中物理第5章交变电流1交变电流课件新人教版选修3

高中物理第5章交变电流1交变电流课件新人教版选修3

2.交变电流图象的应用 从图象中可以解读到以下信息: (1)交变电流的最大值Im、Em、周期T. (2)因线圈在中性面时感应电动势、感应电流均为零,磁通 量最大,所以可确定线圈位于中性面的时刻. (3)找出线圈平行于磁感线的时刻. (4)判断线圈中磁通量的变化情况. (5)分析判断e、i、u随时间的变化规律.
例1 矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面的轴 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 C.每当线框经过中性面时,感应电动势或感应电流方向 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
1.下列说法中正确的是( ) A.穿过线圈的磁通量变化越大,线圈中产生的感应电动 势一定越大 B.穿过线圈的磁通量越大,线圈中产生的感应电动势一 定越大 C.穿过线圈的磁通量不变,线圈中产生的感应电动势恒 为定值 D.穿过线圈的磁通量变化越快,线圈中产生的感应电动 势一定越大
【答案】D 【解析】穿过线圈的磁通量变化大,磁通量变化不一定 快,故线圈中产生的感应电动势不一定大,故A错误;穿过线 圈的磁通量大,磁通量变化不一定快,故线圈中产生的感应电 动势不一定大,故B错误;穿过线圈的磁通量不变,根据法拉 第电磁感应定律,线圈中产生的感应电动势为零,故C错误; 根据法拉第电磁感应定律,对于同一个线圈,穿过线圈的磁通 量变化越快,线圈中产生的感应电动势一定越大,故D正确.
解析:由图象可知,0.01 s时,感应电流为零,则感应电 动势为零,磁通量最大,线圈平面处于中性面位置,故A正 确;由图象可知,0.02 s时,感应电流为零,则感应电动势为 零,磁通量最大,线圈平面处于中性面位置,故B错误;由图 象可知,T=0.02 s,故C错误;由图可知0.01 s电流方向改变一 次,所以1秒内线圈中感应电流的方向变化100次,故D错误.

高中物理第五章1交变电流课件新人教版选修3

高中物理第五章1交变电流课件新人教版选修3
第五章 交变电流 1 交变电流
[学习目标]
1.会观察电流(或电压)的波形图,理解交变电流和直流的概念.
2.理解交变电流的产生过程,会分析电动势和电流方向的变化规律. 3.知道交变电流的变化规律及表示方法,知道交变电流的瞬时值、峰值的 物理含义.知道中性面的物理特点.
课前预习 掌握新知
知识梳理
一、交变电流 1.交变电流: 大小 和 方向 随时间做周期性变化的电流叫交变电
学霸笔记
搞清两个特殊位置的特点 (1)线框平面与磁场垂直时:e 为 0,i 为 0,Φ为最大, 为 0.
t (2)线框平面与磁场平行时:e 为最大,i 为最大,Φ为 0, 为最大.
t
(教师备用)
例1-1:(多选)如图所示,一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方
向的转轴OO′以恒定的角速度ω转动,从线圈平面与磁场方向平行时
(4)交变电流的瞬时值表达式与开始计时的位置无关.( (5)交流电源没有正负极之分.( √ )
×)
×)
(1)如图所示,当线圈在磁场中绕OO′轴转动时,哪些边切割磁感线?线圈 转到哪些位置时没有感应电流?
答案:当线圈在磁场中绕OO′轴转动时,AB,CD边切割磁感线产生感应电 流.线圈转到(甲)和(丙)位置时没有感应电流,我们称之为中性面. (2)正弦式交变电流的图象一定是正弦函数曲线吗? 答案:不一定,根据计时起点不同,也可能是余弦函数曲线.
[要点归纳]
1.峰值表达式
Em=nBSω,Im= Em = nBS ,Um=ImR= nBSR .
Rr Rr
Rr
2.峰值决定因素: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.

第5章 交变电流 3电感电容对交变电流影响

第5章 交变电流 3电感电容对交变电流影响

交变电流能通过电容器
+
交变电流能通过电容器
交变电流能通过电容器
充电 + + + -
+
+ + + + +
+
+ + + +
放电
-
-
-
-
电容对交变电流的影响
容抗:电容对交变电流的阻碍作用的大小 容抗大小: 1.与电容的电容量有关,电容量越大,容抗越小; 2.与交变电流的频率有关,频率越大,容抗越小。
1 XC 2fC
Байду номын сангаас
电容对交变电流的影响
电容是: 通交流、隔直流 通高频、阻低频
隔直电容
高频旁路电容
3 电感和电容对交变电流的影响
电感对交变电流的影响
+
电感对交变电流的影响
电感对交变电流的影响
感抗:电感对交变电流的阻碍作用的大小 感抗大小: 1.与电感线圈的自感系数有关,自感系数越大,感 抗越大; 2.与交变电流的频率有关,频率越大,感抗越大。
X L 2fL
电感对交变电流的影响
• 低频扼流圈: • 1.作用:通直线、阻交流。 • 2.对自感线圈的要求:自感系数较大(几十 亨)、直流电阻较小。 • 高频扼流圈: • 1.作用:通低频,阻高频。 • 2.要求:自感线圈的自感系数较小(几毫亨)

高二物理选修课件第五章描述交变电流的物理量

高二物理选修课件第五章描述交变电流的物理量

热电转换
利用热电效应将温度变 化转换为电信号。如热
敏电阻、热电偶等。
压电转换
利用压电效应将压力变 化转换为电信号。如压 电陶瓷、压电晶体等。
磁电转换
利用磁电效应将磁场变 化转换为电信号。如霍 尔元件、磁敏电阻等。
检测技术在日常生活和生产中应用
智能家居
工业自动化
通过传感器检测室内环境参数,如温度、 湿度、光照强度等,实现自动化控制和优 化居住环境。
电流与电压同相位
在纯电阻电路中,交变电流的电流和 电压的相位相同,即它们同时达到最 大值和最小值。
电流大小与电压成正比
根据欧姆定律,纯电阻电路中的电流 大小与电压成正比,而与频率无关。
电感对交变电流的阻碍作用
感抗
电感对交变电流具有阻碍作用,这种阻碍作用称为感抗。感 抗的大小与电感器的自感系数和交变电流的频率成正比。
电容式传感器
将被测物理量的变化转换为电容量的变化,通过测量电路转换为电 压或电流输出。具有灵敏度高、动态响应好等优点。
电感式传感器
利用电磁感应原理将被测物理量的变化转换为线圈自感或互感系数的 变化,再转换为电压或电流输出。常用于测量位移、振动等。
常见非电学量转换为电学量方法
光电转换
利用光电器件将光信号 转换为电信号。如光敏 电阻、光电二极管等。
周期、频率和角频率
周期
交变电流完成一次周期性变化所 需的时间,用T表示,单位为秒 (s)。周期反映了交变电流变
化的快慢。
频率
交变电流在1s内完成周期性变化 的次数,用f表示,单位为赫兹( Hz)。频率与周期互为倒数关系
,即f=1/T。
角频率
交变电流在单位时间内所转过的 角度,用ω表示,单位为弧度/秒 (rad/s)。角频率与频率和周

第五章交变电流

第五章交变电流

叫做
.中线性圈面平面每经过
一次,
中感性应面电流方向就改变一次,因此线圈转动一
周,感应电流方向改变
. 两次
5、交流发电机有两种,即 旋转磁极式
和 旋转电枢式.其中转动的部分叫 转子 ,
不动的部分叫 定子
.发电机转子是
由 水轮机 、 蒸汽轮机 或其它动力
机带动.
返回
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 εm, 那 么
在任一时刻t感应电动势的瞬时值e
e为= εmsin ωt
.若线圈电阻为R,
则 感 应 电 流 的i= 瞬εm/时R·s值in I
e
ωt


εm
5 10
t
0
εm
6、交流电的 有效值 是根据电流的 热 效
应来规定的.正弦交流电的有效值与峰值间的
A、U/2
B、2U
C、U/5
D、2U/5
个闭合铁芯和绕在
铁芯上的两个线圈
组成的,跟电源相
连的叫 原 线圈,
跟负载相连的叫
线副圈.理想变压器
的输入功率
等于
输出功率.
10、关于变压器的几个公
式:电压与匝数关系
是 U1:U2=n1:n2 ;
输入功率与输出功率关
系是 P1=P2 .
电流与匝数关系
R
是 I1:I2=n2:n1 ;
并且应注意,原副线
I=P/U=0.18 A
(3)写出电流瞬时值的表达式. i=0.26sin314t A
6、大中型汽轮发电机有两种,它们的差 别是转子每转一周,电枢中感应电流按 正弦规律周期性变化的次数不同,一种 是变化一次,一种是变化两次,这两种 发电机产生的正弦式交流电的频率都是 50Hz,它们的转子的旋转速度各是每分 钟多少转?

第五章 交变电流

第五章   交变电流

第五章交变电流◆高二物理◆选修3-2 第五章交变电流第五章交变电流知识网络:单元切块:按照考纲的要求,本章内容可以分成两部分,即:交变电流;变压器、电能的输送。

其中重点是交变电流的规律和变压器,交流电路的分析和计算是复习的难点。

第一节交变电流●本节教材分析为了适应学生的接受能力,教材采取从感性到理性、从定性到定量逐渐深入的方法讲述这个问题.教材先用教具演示矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生交流电,以展示交流电是怎样产生的.并强调让学生观察教材图17—2所示线圈通过五个特殊位置时,电流表指针变化的情况,分析电动势和电流方向的变化,这样学生就会对电动势和电流的变化情况有个大致的了解.然后让学生用右手定则独立分析线圈中电动势和电流的方向.这样能充分调动学生的积极性,培养学生的观察和分析能力.关于交变电流的变化规律,教材利用上章学过的法拉第电磁感应定律引导学生进行推导,得出感应电动势的瞬时值和最大值的表达式,进而根据闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律推出电流与电压瞬时值与最大值的表达式.用图表表示交流电的变化规律是一种重要的方法,这种方法直观、形象,学生容易接受.这样做也是为后面用图象表示三相交流电准备条件,在电磁波的教学中还要用到图象的方法.在介绍了交流电的周期和频率后,可通过练习巩固学生对交流电图象的认识.在本节学生第一次接触到许多新名词,如:交流电、正弦交流电、中性面、瞬时值、最大值等.要让学生搞清楚这些名词的准确含义.要使学生了解交流电有许多种,正弦交流电是其中简单的一种,在本章教材中常把正弦交流电简称交流电.要使学生明确中性面是指与磁场方向垂直的平面.中性面的特点是:线圈位于中性面时,电动势为零;线圈通过中性面时,电动势的方向要改变.要向学生指出,一般科技书中都用小写字母表示瞬时值,用大写字母并加脚标,m表示最大值.●教学目标45◆高二物理◆选修3-2 第五章交变电流一、知识目标1.使学生理解交变电流的产生原理,知道什么是中性面.2.掌握交变电流的变化规律及表示方法.3.理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义. 二、技能目标1.掌握描述物理量的三种基本方法(文字法、公式法、图象法).2.培养学生观察能力,空间想象能力以及将立体图转化为平面图形的能力.3.培养学生运用数学知识解决物理问题的能力. 三、情感态度目标培养学生理论联系实际的思想. ●教学重点交变电流产生的物理过程的分析. ●教学难点交变电流的变化规律及应用. ●教学方法演示法、分析法、归纳法. ●教学用具手摇单相发电机、小灯泡、示波器、多媒体教学课件、示教用大的电流表. ●课时安排 1课时●教学过程一、引入新课[师]出示单相交流发电机,引导学生首先观察它的主要构造. [演示]将手摇发电机模型与小灯泡组成闭合电路.当线框快速转动时,观察到什么现象? [生]小灯泡一闪一闪的.[师]再将手摇发电机模型与示教电流表组成闭合电路,当线框缓慢转动(或快速摆动)时,观察到什么?[生]电流表指针左右摆动.[师]线圈里产生的是什么样的电流?请同学们阅读教材后回答.[生]转动的线圈里产生了大小和方向都随时间做周期性变化的交变电流. [师]现代生产和生活中大都使用交流电.交流电有许多优点,今天我们学习交流电的产生和变化规律.二、新课教学 1.交变电流的产生[师]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?[生]对这个问题有浓厚的兴趣,讨论热烈.[师]多媒体课件打出下图.当abcd线圈在磁场中绕OO′轴转动时,哪些边切割磁感线?[生]ab与cd.46◆高二物理◆选修3-2 第五章交变电流[师]当ab边向右、cd边向左运动时,线圈中感应电流的方向如何? [生]感应电流是沿着a→b→c→d→a方向流动的.[师]当ab边向左、cd边向右运动时,线圈中感应电流的方向如何? [生]感应电流是沿着d→c→b→a→d方向流动的.[师]正是这两种情况交替出现,在线圈中产生了交变电流.当线圈转到什么位置时,产生的感应电动势最大?[生]线圈平面与磁感线平行时,ab边与cd边线速度方向都跟磁感线方向垂直,即两边都垂直切割磁感线,此时产生感应电动势最大.[师]线圈转到什么位置时,产生的感应电动势最小?[生]当线圈平面跟磁感线垂直时,ab边和cd边线速度方向都跟磁感线平行,即不切割磁感线,此时感应电动势为零.[师]利用多媒体课件,屏幕上打出中性面概念: (1)中性面——线框平面与磁感线垂直位置.(2)线圈处于中性面位置时,穿过线圈Φ最大,但Δ?=0. Δt(3)线圈越过中性面,线圈中I感方向要改变.线圈转一周,感应电流方向改变两次.2.交变电流的变化规律设线圈平面从中性面开始转动,角速度是ω.经过时间t,线圈转过的角度是ωt,ab边的线速度v的方向跟磁感线方向间的夹角也等于ωt,如右图所示.设ab 边长为L1,bc边长L2,磁感应强度为B,这时ab边产生的感应电动势多大? [生]eab=BL1vsinωt=BL1·L22ωsinωt=1BL1L2sinωt 2[师]cd边中产生的感应电动势跟ab边中产生的感应电动势大小相同,又是串联在一起,此时整个线框中感应电动势多大?[生]e=eab+ecd=BL1L2ωsinωt[师]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=NBL1L2ω,叫做感应电动势的最大值,e叫做感应电动势的瞬时值.请同学们阅读教材,了解感应电流的最大值和瞬时值.[生]根据闭合电路欧姆定律,感应电流的最大值Im=Em,感应电流的瞬时值i=Imsinωt. R?r[师]电路的某一段上电压的瞬时值与最大值等于什么?[生]根据部分电路欧姆定律,电压的最大值Um=ImR,电压的瞬时值U=Umsin ωt.[师]电动势、电流与电压的瞬时值与时间的关系可以用正弦曲线来表示,如下图所示:3.几种常见的交变电波形47◆高二物理◆选修3-2 第五章交变电流三、小结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e=NBSωsinω t,感应电动势的最大值为Em=NBSω.3.中性面的特点:磁通量最大为Φm,但e=0. 四、作业(略)五、板书设计六、本节优化训练设计1.一矩形线圈,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的变化如图所示,则下列说法中正确的是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.每当电动势E变换方向时,通过线圈的磁通量的绝对值都为最大2.一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311 V,线圈在磁场中转动的角速度是100π rad/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,电路中的总电阻为100 Ω,试写出通过负载的电流强度的瞬时表达式.在t=1 s时电流强度的瞬时值为多少? 1202sin100πt V,则3.一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生交流电压为u=220A.它的频率是50 HzB.当t=0时,线圈平面与中性面重合C.电压的平均值是220 V48◆高二物理◆选修3-2 第五章交变电流 D.当t=1 s时,电压达到最大值 2004.交流发电机工作时的电动势的变化规律为e=Emsinω t,如果转子的转速n提高1倍,其他条件不变,则电动势的变化规律将变化为A.e=Emsin2ω tB.e=2Emsin2ω tC.e=2Emsin4ω tD.e=2Emsinω t 参考答案: 1.D2.解析:因为电动势的最大值Em=311 V,角速度ω=100 π rad/s,所以电动势的瞬时值表达式是e=311sin100π t V.根据欧姆定律,电路中电流强度的最大值为Im=强度的瞬时值表达式是i=3.11sin100π t A.Em311 A=3.11 A,所以通过负载的电流?R1001 s时,电流的瞬时值为12021i=3.11sin(100π·)=3.11×A=1.55 A.1202当t=3.ABD4.B●备课资料 1.抽水蓄能发电电被称为现代文明的血液.一天当中的不同时段,比如生产、生活最忙碌的时候,与夜晚夜深人静之际,对电的使用量往往相差十分悬殊.而电力又不能直接大量贮存.这就要求电网具有灵活的调节能力,在高峰时增加供电,而在低谷时又减少供电.否则电网的电压就会与标准不符,不仅用户无法正常用电,电网的运行安全也会受到威胁.水电、火电、核电是目前电网大规模发电的主要形式,也是电网调节的主要形式.其中水电机组开停机迅速,调节能力最强;而火电机组从开机到满负荷工作或反之运行的时间往往需要近10个小时,跟不上网内的负荷变化,调节能力很差;而核电机组由于技术和安全方面的原因,基本上没有调节能力.华北电网占装机容量97%以上的是火电机组.华北属于缺电地区,用电高峰时全部机组满负荷运行也难以满足用电需求,所以不得不频繁地拉闸限电;而在低谷时电网内又有大量过剩的电能需要削减.那么,是否可以把低谷的剩余电量贮存起来,补充高峰时的供电不足,从而提高华北电网的调节能力呢?循着这样的思路,1992年9月,十三陵抽水蓄能电站破土动工了.从工程结构上说,抽水蓄能电站包括两个具有水平垂直高差的水库,分别叫作上水库和下水库.十三陵抽水蓄能电站的下水库是早已建成的十三陵水库;上水库建在十三陵水库左岸蟒山后面的上寺沟内.上下水库间的落差有480 m.上水库的总库容为400万立方米.上下水库之间的山体内建有地下厂房和附属洞室,装备了既可做水泵也可做水轮机运行的蓄能机组.十三陵抽水蓄能电站的地下厂房面积为4000 m2,它装备的是4台20万kW的水泵水轮电动发电机组.连接上下水库和地下厂房的水道系统主要由进出水口、调压节隧洞以及隧洞内铺设的巨大的高压管道组成. 抽水蓄能电站是依照能量转换原理工作的.在午夜之后的用电低谷蓄能机组做水泵运行,用电网内多余的电能把水库的水抽到上水库,把电能转换成势能贮存起来;在用电高峰时,机组又成为发49。

高中物理第五章1交变电流课件选修32高中选修32物理课件

高中物理第五章1交变电流课件选修32高中选修32物理课件
第五章
交变(jiāo biàn)电流
12/10/2021
第一页,共二十三页。
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交变(jiāo biàn)电流
12/10/2021
第二页,共二十三页。
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Z 知识梳理 Z重难聚焦
HISHISHULI
HONGNANJUJIAO
D典例透析
IANLITOUXI
1.交变电流的概念
知道什么是交变电流,知道它与直流的区别是什么。
Δ

=0 ,线圈处于中性面位置
,此时穿过线圈的磁通量最大。
Δ
答案(dá àn):BC
题后反思熟练掌握正弦式交变电流产生过程中,线圈处于中性面和垂直
于中性面时相关量的特点是解决这类问题的关键。
触类旁通(多选)若将例题1中的图像改为Φ-t图像,如图所示,则应选择
(
)
答案
:AD
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当线圈平面通过中性面时开始计时,试求:
(1)线圈中感应电动势的瞬时值表达式。

4
(2)由 t=0 至 t= 过程中的平均电动势值。
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类型
(lèixín
g)一
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HISHISHULI
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D典例透析
IANLITOUXI
12/10/2021
第十四页,共二十三页。
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第五章交变电流
第一节交变电流
学习目标:
1.用示观察电流的波形图,理解交变电流,直流的概念。

2.分析交流发电机线圈转动一周的过程中产生的电流的方向的变化情况,了解交变电流产生的原理,能运用基本原理解决新情境下的相关问题。

3.知道交变电流的变化规律及表示方法,知道交变电流的峰值,瞬时值的物理意义。

4.认识发电机的基本组成部分。

重点、难点:运用上一章学习的知识分析交变电流的产生过程,推导交变电动势的表达式,写出正弦式交变动势、电流、电压等的表达式都是这节课学习的重点内容。

其中,交变电动势表达式的推导对一般同学有一定的难度。

课堂教学过程设计:
一、导入:法拉第电磁感应现象的发现为人类利用电能提供了理论上的准备,交流发电
机的发名为人类真正进入电气化时代奠定了技术基础。

现代社会工农业生产中大多都使用的是交流电,学习交变电流的基础知识对我们来说有着重要的现实意义。

二、演示:用示波器观察直流和交流的波形图
实验器材:教学示波器,干电池,学生电源,滑动变阻器等。

1.观察直流电的波形图:
1)观察:
2)画出波形图:
2.观察交流电的图象:
1)观察:
2)画出图象:
3.观察学生电源的整流输出和稳压输出
三、引出概念:
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。

直流:方向不随时间变化的电流叫做直流电,简称直流。

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。

三、交变电流的产生:
1.观察发电机模型,了解原理结构。

(如其中的线圈、磁极、电刷、滑环等)
2.在老师的引导下运用学过的知识结合P32中的图5.1-3分析交变电流的产生原理。

教材中的问题链对于分析有一定的引导作用,要好好利用。

3.按要求定性画出交变电流的图象。

四、交变电流的表达式:
1.推导交变电动势的表达式。

(对基础较好的班级,在引导下完成推导)
2.写出电动势、电压、电流的表达式。

3.瞬时值和峰值
五、交流发电机的结构:
通过阅读科学漫步,了解交流发电机的基本组成部分。

电枢+磁体
定子+转子
六、作业:
七、。

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