1 交变电流 秋学期高中物理选修3-2(人教版)PPT课件
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人教版高二物理选修3-2课件(共14张PPT)
例1、【多选、导预2】某正弦式交变电流的i-t图象如图所示,则 该电流的( )。 A.频率f=0.02 Hz B.有效值I=10√2 A C.峰值Im=10√2 A D.瞬时值表达式为i=20sin 100πt(A)
【答案】BD
下午2时36分
忻州一中 物理组
9
5.2描述交变电流的物理量-【百强校 】山西 省忻州 市第一 中学人 教版高 二物理 选修3-2 课件( 共14张P PT)
忻州一中 物理组
7
主题2：交流电的有效值
定义：让交流与恒定电流分别通过大 小相同的电阻，如果在交流的一个周期 内它们产生的热量相等，则这个恒定电
流的E、U、I 为这个交流的有效值。
意义：能量的直流等效
①铭牌②功率计算③交流电表④变压器⑤默认
下午2时36分
忻州一中 物理组
8
5.2描述交变电流的物理量-【百强校 】山西 省忻州 市第一 中学人 教版高 二物理 选修3-2 课件( 共14张P PT)
5.2描述交变电流的物理量-【百强校 】山西 省忻州 市第一 中学人 教版高 二物理 选修3-2 课件( 共14张P PT)
例、如图所示是某种交变电流的电流随时间变化的图线，i＞0 部分的图线是一个x正弦曲线的正半周，i＜0部分电流为0，其 最大值Im如图中所示，则这种交变电流的有效值为( )
【答案】B
下午2时36分
5.2描述交变电流的物理量-【百强校 】山西 省忻州 市第一 中学人 教版高 二物理 选修3-2 课件( 共14张P PT)
忻州强校 】山西 省忻州 市第一 中学人 教版高 二物理 选修3-2 课件( 共14张P PT)
如图所示为一交流电压随时间变化的图象．每个周期内，前三 分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒 定．根据图中数据可得，此交流电压的有效值为
【答案】BD
下午2时36分
忻州一中 物理组
9
5.2描述交变电流的物理量-【百强校 】山西 省忻州 市第一 中学人 教版高 二物理 选修3-2 课件( 共14张P PT)
忻州一中 物理组
7
主题2：交流电的有效值
定义：让交流与恒定电流分别通过大 小相同的电阻，如果在交流的一个周期 内它们产生的热量相等，则这个恒定电
流的E、U、I 为这个交流的有效值。
意义：能量的直流等效
①铭牌②功率计算③交流电表④变压器⑤默认
下午2时36分
忻州一中 物理组
8
5.2描述交变电流的物理量-【百强校 】山西 省忻州 市第一 中学人 教版高 二物理 选修3-2 课件( 共14张P PT)
5.2描述交变电流的物理量-【百强校 】山西 省忻州 市第一 中学人 教版高 二物理 选修3-2 课件( 共14张P PT)
例、如图所示是某种交变电流的电流随时间变化的图线，i＞0 部分的图线是一个x正弦曲线的正半周，i＜0部分电流为0，其 最大值Im如图中所示，则这种交变电流的有效值为( )
【答案】B
下午2时36分
5.2描述交变电流的物理量-【百强校 】山西 省忻州 市第一 中学人 教版高 二物理 选修3-2 课件( 共14张P PT)
忻州强校 】山西 省忻州 市第一 中学人 教版高 二物理 选修3-2 课件( 共14张P PT)
如图所示为一交流电压随时间变化的图象．每个周期内，前三 分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒 定．根据图中数据可得，此交流电压的有效值为
人教版高二物理选修3-2 第五章交变电流第1节《交变电流》课件(共40张PPT)
电流i通过R时：ui R ， U mImR.
成立条件： 转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时
四、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
k
L
A
B
e
Em
o
T/4
π/2
2T/4
3T/4
π
3π/2
T
t
2π ωt
四、交流电的图像
e
Em
0
t
-Em
i
Im
0
一 科 护 士 长 。这五 年间,在 院领导 班子和 科主任 领导下 ,能坚持 学习,撰 写论 文。 “门诊
做一做
二、交变电流的产生
1、线圈在匀强磁场中绕垂直于
磁场的轴匀速转动
2、过程分析
（1）在线圈转动的过程中，那些边会产生感应电动势？
ab边 cd边
（2）怎样将立体图转化为平面图？
将立体图转化为平面图
1．在如图所示的几种电流随时间变化的图线中，属于交 变电流的是 A B D ，属于正弦交变电流的是 A 。
i t
A
B
C
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
人教版 高二物理 选修3-2 第五章：5.1 交变电流(共20张PPT)
家庭电路 的正弦式 交流电
示波器中 的锯齿波 扫描电压
电子计算 机的矩形
脉冲
激光通 信的尖 脉冲
一、交变电流的概念
方向变化 方向不变
交流电 (AC) 大小变化（脉动直流）
直流电 (DC) 大小不变（恒定电流）
可见：方向是否改变是区别直流和交流的标准！
二、交变电流的产生
思考（1）：画出正视图
思考（2）：从切割磁感线角度 分析当前状态下的瞬时感应电 动势的大小及方向。
e Em
T/4 T/2 3T/4
T
t
0
-Em
练习1.某线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的转轴匀速转动，
产生如图所示的交流电，由图可知（ ）D
A.在A和C时刻线圈处于中性面位置 B.在B和D时刻穿过线圈的磁通时0.02s，则在1s内电流方向改变100次
(C)D
v LAD
2
e NBLABLAD sin t
设线圈面积S LABLAD，则
e NBS sin t Em sin t
B
(其中Em NBS)
三、正弦式交流电
1.产生条件： （1）线圈在匀强磁场中绕垂直磁场方向的轴匀速转动 （2）线圈从中性面位置开始转动（计时起点在中性面）
2.规律：
i
BC
0A
D
t
思考（3）：填写下表
v
v C(D)
×B
磁通量Φ
电动势E 磁通量的变 化率△Φ/△t
0 最大 最大
A(B)
磁通量Φ 最大
0
最大
0
电动势E
0
最大
0
最大
磁通量变
化率
0
最大
0
最大
人教版高二物理选修3-2课件：5.1 交变电流 (共34张PPT)
说 教 材
通过本章的学习 使学生更好的把 物理知识与现实 生活有机的结合 在一起。
感应定律的具体 应用
基础
教材 分析
说 模 式 说 学 情
说教学设 计
说 板 书
说 评 价
七说
说 教 材
交变 电流
说 开 发
电磁感应
说 学
选修3-2 第四章第四节 《电磁感应定律 》 选修3-1第二章 《恒定电流》
情
交 流 电 的 产 生
设计意图:
交变电流的产生是这节课的重点之一，我 采用从感性到理性，由定性到定量，逐步 深入的方法，用问题链的方式引导学生分 析线圈转动一周的过程中感应电动势大小 方向变化，以降低难度，突破重点。
教师提出概念
分组讨论
汇总
各组总结交 流 电 的Fra bibliotek产 生概 念
与磁场方向垂直的 平面叫中性面
设计意图： 使学生通过想象更 清楚的认识线框转 动过程
结合之前学习内容 画出线框示意图
设置问题 总结规律 难点
1.线圈转动的线速度为 。 2.时间t内转过的角度为 ，此时ab边线速度 v与磁感线的夹角等于 ？ 3.这时ab边中的感应电动势？cd边切割磁感线 的感应电动势？
设计意图： 用设置问题的 方式引导学生 逐步的进行推 导，有利于学 生记忆知识， 同时体验探索 成功的成就感
人教版高中物理3-2 第五章 交变电流
5.1 交变电流
说教学设 计
说 模 式
说 板 书
说 评 价
说 学 情
七说
说 教 材
交变 电流
说 开 发
电磁感应
说教学设 计
说 模 式
说 板 书
说 评 价
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
人教版高中物理选修3-2交变电流的产生和变化规律(共17张PPT)
人教版高中物理选修3-2 5.1交变电流的产生和变化规律(共17张PPT)
人教版高中物理选修3-2 5.1交变电流的产生和变化规律(共17张PPT)
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
k
L
A
B
甲
乙
丙
丁
戊
中性面： B⊥S， Φ最大， E=0 , I=0 电流方向发生改变， 线圈转一圈电流方向改变两次
（3）电路上的电压
u U m sin t
电流 i I m sin t
通过R时：
u iR，U m Im R.
人教版高中物理选修3-2 5.1交变电流的产生和变化规律(共17张PPT)
人教版高中物理选修3-2 5.1交变电流的产生和变化规律(共17张PPT)
四、正弦交变电流的图象
b
c
c
d
a
d
k
人教版高中物理选修3-2 5.1交变电流的产生和变化规律(共17张PPT)
(丙)
没有边切割磁感应线
特点: 中性面(B⊥S)， Φ最大， E=0 , I=0
人教版高中物理选修3-2 5.1交变电流的产生和变化规律(共17张PPT)
人教版高中物理选修3-2 5.1交变电流的产生和变化规律(共17张PPT)
人教版高中物理选修3-2 5.1交变电流的产生和变化规律(共17张PPT)
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b
c
c
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k
L
A
B
b
K L
A
a
B
c
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a
A
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B
c
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A d
B
b
c
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d
k
L
A
B
甲
乙
丙
丁
戊
中性面： B⊥S， Φ最大， E=0 , I=0 电流方向发生改变， 线圈转一圈电流方向改变两次
（3）电路上的电压
u U m sin t
电流 i I m sin t
通过R时：
u iR，U m Im R.
人教版高中物理选修3-2 5.1交变电流的产生和变化规律(共17张PPT)
人教版高中物理选修3-2 5.1交变电流的产生和变化规律(共17张PPT)
四、正弦交变电流的图象
b
c
c
d
a
d
k
人教版高中物理选修3-2 5.1交变电流的产生和变化规律(共17张PPT)
(丙)
没有边切割磁感应线
特点: 中性面(B⊥S)， Φ最大， E=0 , I=0
人教版高中物理选修3-2 5.1交变电流的产生和变化规律(共17张PPT)
人教版高中物理选修3-2 5.1交变电流的产生和变化规律(共17张PPT)
人教版高中物理选修3-2 5.1交变电流的产生和变化规律(共17张PPT)
人教版高中物理选修3-2 5.1交变电流的产生和变化规律(共17张PPT)
交变电流第1节交变电流课件-人教版高中物理选修3-2
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)
()
解析：根据正弦交变电流产生的条件可知，B、C、D 正确。 答案：BCD
交变电流瞬时值表达式的书写
1．导体切割磁感线分析的过程 若线圈平面从中性面开始转动，如图所示，则经过时间 t：
线圈转过的角度为ωt ⇩
ab边的线速度跟磁感线方向的夹角θ＝ωt ⇩
当 N′＝N2 、n′＝2n 时，ω′＝2ω，Em′＝N′BSω′＝N2 ·BS·2ω＝ NBSω，即 Em′＝Em，故 e＝Emsin 2ωt。 答案：D
2．如图所示，一半径为 r＝10 cm 的圆形线圈
共 100 匝，在磁感应强度 B＝π52 T 的匀强
磁场中，绕垂直于磁场方向的中心轴线
OO′以 n＝
具体分析如图所示，当线圈转动到图甲位置时，导体不切 割磁感线，线圈中无电流；当线圈转动到图乙位置时，导体垂 直切割磁感线，线圈中有电流，且电流从 a 端流入；线圈在图 丙位置同线圈在图甲位置；线圈在图丁位置时，电流从 a 端流 出，这说明电流方向发生了改变；线圈在图戊位置同在图甲位 置。线圈这样转动下去，就在线圈中产生了交变电流。
(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＝Emsin ωt 的交变电流为正弦式交变电流，表达
式为 e＝Emsinωt＋π2的交变电流也是正弦式交变电流。(√ )
[典例] 处在匀强磁场中的矩形线圈
abcd，以恒定的角速度绕 ab 边转动，磁场方向
平行于纸面并与 ab 边垂直，在 t＝0 时刻，线
人教版新课程高中物理选修3-2《交变电流》(全章)精品课件
感应电动 势最大
感应电动 势为零
例与练
4、一台交流发电机产生正弦式交变电流，如果 发电机线圈在转动过程中产生的感应电动势最大 值为400V，线圈转动的角速度为314rad/s，从 图示位置开始计时，写出电动势的瞬时值表达式。 如果这个发电机线圈电阻为20Ω，与发电机连接 的外电路只有一个阻值为180Ω的电阻，写出电 路中电流的瞬时值表达式。
线圈与中性 面垂直
例与练
2、如图所示，从开始计时后，线圈第一次转到 0.04s 中性面的时刻为______末，此时穿过线圈的磁通 最大 量______（填“最大”或“零”），线圈中感应 零 的电动势______（填“最大”或“零”），在 0.02s末时刻，线圈在磁场中的位置是 与中性面垂直 _____________。
开始计时
i I m sin(t )
最大值 线圈在磁场中转 动的角速度
例与练 1、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大，线圈中感应电流最大 B、穿过线圈的磁通量最大，线圈中感应电流最小 C、穿过线圈的磁通量最小，线圈中感应电流最大 D、穿过线圈的磁通量最小，线圈中感应电流最小
U
Um 2
220V
U I 0.5 A R
交流电压表和 电流表的读数 为有效值。
例与练 10、如图所示，线圈的电阻共1.25Ω，在匀强磁 场中绕00′轴以某一角速度匀速转动时，恰好使 标有“1.5V 3.0W”的小灯泡L正常发光，求： （1）线圈中感应电流的最大值。 （2）线圈产生的感应电动势的最大值。
5、闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴 匀速转动，线圈中产生的交变电动势的瞬时值表 达式为e=311sin(314t)V。则此交流电的峰值 为 311V ，有效值为 220V ，周期 为 0.02s ，频率为 50Hz 。
人教版高中物理选修3-2 第五章《交变电流》精品课件(共37张PPT)
二、教学建议
全章概述
•本章特点： 是电磁感应知识的具体应用，是恒定电流内容扩展。 •教学建议： 重视实验——猜想假设讨论 学以致用——务求真正理解
二、教学建议
一.交变电流的产生及其变化规律 区分直流电与交变电流
i 5 t -5 a 应注重对概念的准确理解： 直流电：方向不随时间变化的电流。上图b为直流电。 b i 5
2 m 2
任意时刻，两者的总功率恒定 经过一个周期
1 2 Q总 Pt T= I m RT 2
Q总 I 2 R T
Im 2I
i I m sin t
二、教学建议
T
t
二、教学建议
二.描述交变电流的物理量 正弦交流电最大值与有效值关系推导
方法2：等效法
P1 I R sin t
2 m 2
任意时刻，两电流的总功率
i1 I m sin t
i 2 I m cos t 2 2 P2 I m R co s t
微格教学
2 2 m
Pt I R (sin t cos t ) I R
e NBS sin t
二、教学建议
一.交变电流的产生及其变化规律
理解e-t 图与-t图之间的关系
二、教学建议
一.交变电流的产生及其变化规律
匀强磁场 交变电流的产生 两匀一垂直 本质：通过线圈的磁通量发生变化 右侧两图，矩形线 圈abcd在匀强磁场 中匀速转动，在线 圈中都会产生感应 电流吗? 匀速转动 绕垂直于磁场的轴
其原理基于摩擦生电和静电感应现象，不仅能够驱动微纳电子器件工作，还 可以给便携式电子设备和家用电器供电，收集电磁感应发电机不容易获取的机械 能，比如海浪能、机械振动等，将有可能成为与电磁感应发电机同等重要的发电 技术。
物理选修3-2人教版 5.1交变电流 (共27张PPT)
五、其他交变电流波形图
家庭电路 中的正弦
式电流
示波器中的 锯齿波扫描
电压
电子计算 机中的矩
形脉冲
激光通信用 的尖脉冲
正弦式交变电流规律
1. 交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。
2. 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。
A(B)
如 D(C) 图
乙
2、特点小结
（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。
u＝Umsin ωt＝ REm sin ωt R＋r
i＝Imsin ωt＝ Em sin ωt R＋r
图象
1.如图甲所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、 cd 中点的轴OO′以角速度ω逆时针匀速转动。若以线圈平面与 磁场夹角θ＝45°时(如图乙)为计时起点，并规定当电流自a流
向b时，电流方向为正。则下列四幅图中正确的是 ( D )
三、交变电流的一般变化规律
如图所示，一线圈从中性面开始绕逆时针转动，角 速度为 ω。AB、CD 宽 L1，AD、BC 长 L2，经过时间 t， 处于图示位置，此时线圈中的感应电动势多大？
B A
C D
三、交变电流的一般变化规律
B
A C
D
t=0
v‖ A(B) θ v v⊥
中性面 B
D(C)
AB
人教版高中物理选修3-2第1节交变电流 (共48张PPT)
a(b)
θ
v1
θ
O(O’)
v1
d(c)
B
v
v2
ecd = eab
l
e = 2Bl ω sin ωt
2
e = Bl l ω sin ωt
交变电流的变化规律
l
a
b
O’
l
a
θ
c
O
d
ω
b
d
ab长为l1 ，bc长为l2
问6、线圈的感应电动势
多大？
e = Bl l ω sin ωt
c
S线框的面积
v
a(b)
θ
v1
θ
O(O’)v
1
d(c)
v
v2
ab长为l1 ，bc长为l2
问4、ab边的感应电动势
多大？
eab = B1 v1
eab = Bl v sin θ
l
eab = Bl ω sin ωt
2
交变电流的变化规律
ab长为l1 ，bc长为l2
问5、线圈的感应电动势
多大？
t=0 中性面
v2
v
b
a
ω
b
O’
a
θ
O
d
a(b)
v2 a(b)
v
c
d
v
θ
B
v
O(O’) v1
v1
c
d(c)
d(c)
v2
v
交变电流的变化规律
b
ω
b
O’
Ia
a
θ
v
v2 a(b)
v
c
a(b)
θ
O(O’) v1
d
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答案：C
2.一闭合矩形线圈 abcd 绕垂直于磁感线的固定轴 OO′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 Φ 随时间 t 的变化规律如图乙所示， 下列说法正确的是（ ）
图甲
图乙
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 解析：从题图乙可以看出，t1、t3 时刻通过线圈的磁 通量最大，线圈经过中性面位置时线圈中感应电流方向改 变，A 错误，B 正确；t2、t4 时刻通过线圈的磁通量为零， 线圈处于与中性面垂直的位置，此时感应电动势和感应电 流均为最大，故 C、D 均错误. 答案：B
B.u＝50sin 10t V D.u＝100sin 314t V
解析：图线为正弦曲线.由图象知，Um＝50 V，ω＝2Tπ ＝02.π1 rad/s＝62.8 rad/s，故表达式 u＝50sin 62.8t V.
答案：A
拓展一 交变电流的产生
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？产生电流的大小和方向为什么会变化？线 圈转动过程中，当产生的感应电动势有最大值和最小值时 线圈分别在什么位置？
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.如图所示为演示交变电流的装置图，关于这个实 验，正确的说法是（ ）
A.线圈每转动一周，指针左右摆动两次 B.图示位置为中性面，线圈中无感应电流 C.图示位置 ab 边的感应电流方向为由 a→b D.线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零
判断正误 （1）只有大小和方向都不发生变化的电流才是直流. （） （2）当线圈中的磁通量最大时，产生的电流也最大. （） （3）当线圈平面与磁场垂直时，线圈中没有电流. （） 答案：（1）× （2）× （3）√
小试身手 1.（多选）下列图象中属于交变电流图象的有（ ）
A
B
C
D
答案：ABC
知识点二 交变电流的变化规律 提炼知识 1.正弦式交变电流的定义 按正弦规律变化的交变电流叫作正弦式交变电流，简 称正弦式电流. 2.正弦式交变电流的表达式 瞬时电动势：e＝Emsin ωt， 瞬时电压：u＝Umsin ωt， 瞬时电流：i＝Imsin ωt， 式中 Em、Um、Im 分别表示电动势、电压、电流的峰值.
解析：线框位于中性面时，线框平面与磁感线垂直， 穿过线框的磁通量最大，但此时切割磁感线的两边的速度 与磁感线平行，即不切割磁感线，所以电动势等于零，此 时穿过线框的磁通量的变化率等于零，感应电动势或感应 电流的方向在此时刻变化.垂直于中性面时，穿过线框的 磁通量为零，切割磁感线的两边的速度与磁感线垂直，有 效切割速度最大，所以感应电动势最大，此时穿过线框的 磁通量的变化率最大.故 C、D 正确.
解析：线圈在磁场中匀速转动时，在电路中产生周期 性变化的交变电流，线圈经过中性面时电流改变方向，线 圈每转动一周，有两次通过中性面，电流方向改变两次， 指针左右摆动一次，故 A 错误；线圈平面垂直于磁感线的 位置称为中性面，显然图示位置不是中性面，所以 B 也不 正确；线圈处于图示位置时，ab 边向右运动，由右手定则 知，ab 边的感应电流方向为由 a→b，故 C 正确；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 生的感应电动势最大，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，故 D 错误.
判断正误 （1）教室的照明电路中所用的是正弦式电流（. ） （2）电子技术中所用到的交变电流全都是正弦式电 流.（ ） （3）正弦式电流的瞬时值是时刻变化的.（ ） 答案：（1）√ （2）× （3）√
小试身手 2.有一个正弦式交流电压的图象如图所示，则它的瞬 时值表达式应该是（ ）
A.u＝50sin 62.8t V C.u＝100sin 2πt V
行 B∥S
磁通量 Φ
最大
0
磁通量变化
率ΔΔΦt
0
最大
感应电动势 E 线圈边缘线 速度与磁场 方向的夹角
感应电流 i 电流方向
0
0
0 改变
最大
90° 最大 不变
【典例 1】 （多选）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，各边不切割磁感线
第五章 交变电流
1 交变电流学习目标Fra bibliotek重点难点
1.理解交变电流、直流电流的概念. 2.了解交变电流的产生，会分析线圈
重点
交变电流的产生 及其变化规律
转一周中电动势和电流方向的变化.
运用电磁感应知
3.知道交变电流的变化规律及表示方
识，分析线圈转
法.
难点 动一周中电动势
4.能够理解交变电流的峰值、瞬时值
提示：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，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.线圈转到图甲和图丙位置时感应电动势最 小，图乙和图丁位置时最大.
1.正弦式交变电流的产生：将闭合矩形线圈置于匀强 磁场中，并绕垂直磁场方向的轴做匀速转动.
2.中性面——线圈平面与磁感线垂直时的位置所在 的平面.
线圈处于中性面位置时，穿过线圈的 Φ 最大，但线 圈中的电流为零.
线圈每次经过中性面时，线圈中感应电流方向都要 改变，线圈转动一周，感应电流方向改变两次.
3.两个特殊位置的特点.
项目
中性面
中性面的垂面
位置
线圈平面与磁场垂 线圈平面与磁场平
直 B⊥S
和电流变化的特
的含义
点
知识点一 交变电流及其产生 提炼知识 1.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）直流电流：方向不随时间变化的电流，简称直 流. （3）恒定电流：大小和方向都不随时间变化的电流.
2.交变电流的产生机理 如图所示，将一个平面线圈置于匀强磁 场中，线圈与外电路相连，组成闭合回路， 使线圈绕垂直于磁感线的轴 OO′做匀速转 动，线圈中就会产生交变电动势和交变电流. 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.
2.一闭合矩形线圈 abcd 绕垂直于磁感线的固定轴 OO′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 Φ 随时间 t 的变化规律如图乙所示， 下列说法正确的是（ ）
图甲
图乙
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 解析：从题图乙可以看出，t1、t3 时刻通过线圈的磁 通量最大，线圈经过中性面位置时线圈中感应电流方向改 变，A 错误，B 正确；t2、t4 时刻通过线圈的磁通量为零， 线圈处于与中性面垂直的位置，此时感应电动势和感应电 流均为最大，故 C、D 均错误. 答案：B
B.u＝50sin 10t V D.u＝100sin 314t V
解析：图线为正弦曲线.由图象知，Um＝50 V，ω＝2Tπ ＝02.π1 rad/s＝62.8 rad/s，故表达式 u＝50sin 62.8t V.
答案：A
拓展一 交变电流的产生
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？产生电流的大小和方向为什么会变化？线 圈转动过程中，当产生的感应电动势有最大值和最小值时 线圈分别在什么位置？
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.如图所示为演示交变电流的装置图，关于这个实 验，正确的说法是（ ）
A.线圈每转动一周，指针左右摆动两次 B.图示位置为中性面，线圈中无感应电流 C.图示位置 ab 边的感应电流方向为由 a→b D.线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零
判断正误 （1）只有大小和方向都不发生变化的电流才是直流. （） （2）当线圈中的磁通量最大时，产生的电流也最大. （） （3）当线圈平面与磁场垂直时，线圈中没有电流. （） 答案：（1）× （2）× （3）√
小试身手 1.（多选）下列图象中属于交变电流图象的有（ ）
A
B
C
D
答案：ABC
知识点二 交变电流的变化规律 提炼知识 1.正弦式交变电流的定义 按正弦规律变化的交变电流叫作正弦式交变电流，简 称正弦式电流. 2.正弦式交变电流的表达式 瞬时电动势：e＝Emsin ωt， 瞬时电压：u＝Umsin ωt， 瞬时电流：i＝Imsin ωt， 式中 Em、Um、Im 分别表示电动势、电压、电流的峰值.
解析：线框位于中性面时，线框平面与磁感线垂直， 穿过线框的磁通量最大，但此时切割磁感线的两边的速度 与磁感线平行，即不切割磁感线，所以电动势等于零，此 时穿过线框的磁通量的变化率等于零，感应电动势或感应 电流的方向在此时刻变化.垂直于中性面时，穿过线框的 磁通量为零，切割磁感线的两边的速度与磁感线垂直，有 效切割速度最大，所以感应电动势最大，此时穿过线框的 磁通量的变化率最大.故 C、D 正确.
解析：线圈在磁场中匀速转动时，在电路中产生周期 性变化的交变电流，线圈经过中性面时电流改变方向，线 圈每转动一周，有两次通过中性面，电流方向改变两次， 指针左右摆动一次，故 A 错误；线圈平面垂直于磁感线的 位置称为中性面，显然图示位置不是中性面，所以 B 也不 正确；线圈处于图示位置时，ab 边向右运动，由右手定则 知，ab 边的感应电流方向为由 a→b，故 C 正确；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 生的感应电动势最大，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，故 D 错误.
判断正误 （1）教室的照明电路中所用的是正弦式电流（. ） （2）电子技术中所用到的交变电流全都是正弦式电 流.（ ） （3）正弦式电流的瞬时值是时刻变化的.（ ） 答案：（1）√ （2）× （3）√
小试身手 2.有一个正弦式交流电压的图象如图所示，则它的瞬 时值表达式应该是（ ）
A.u＝50sin 62.8t V C.u＝100sin 2πt V
行 B∥S
磁通量 Φ
最大
0
磁通量变化
率ΔΔΦt
0
最大
感应电动势 E 线圈边缘线 速度与磁场 方向的夹角
感应电流 i 电流方向
0
0
0 改变
最大
90° 最大 不变
【典例 1】 （多选）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，各边不切割磁感线
第五章 交变电流
1 交变电流学习目标Fra bibliotek重点难点
1.理解交变电流、直流电流的概念. 2.了解交变电流的产生，会分析线圈
重点
交变电流的产生 及其变化规律
转一周中电动势和电流方向的变化.
运用电磁感应知
3.知道交变电流的变化规律及表示方
识，分析线圈转
法.
难点 动一周中电动势
4.能够理解交变电流的峰值、瞬时值
提示：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，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.线圈转到图甲和图丙位置时感应电动势最 小，图乙和图丁位置时最大.
1.正弦式交变电流的产生：将闭合矩形线圈置于匀强 磁场中，并绕垂直磁场方向的轴做匀速转动.
2.中性面——线圈平面与磁感线垂直时的位置所在 的平面.
线圈处于中性面位置时，穿过线圈的 Φ 最大，但线 圈中的电流为零.
线圈每次经过中性面时，线圈中感应电流方向都要 改变，线圈转动一周，感应电流方向改变两次.
3.两个特殊位置的特点.
项目
中性面
中性面的垂面
位置
线圈平面与磁场垂 线圈平面与磁场平
直 B⊥S
和电流变化的特
的含义
点
知识点一 交变电流及其产生 提炼知识 1.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）直流电流：方向不随时间变化的电流，简称直 流. （3）恒定电流：大小和方向都不随时间变化的电流.
2.交变电流的产生机理 如图所示，将一个平面线圈置于匀强磁 场中，线圈与外电路相连，组成闭合回路， 使线圈绕垂直于磁感线的轴 OO′做匀速转 动，线圈中就会产生交变电动势和交变电流. 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.