第一节 交变电流
高中物理第二章交变电流第1节交变电流-2优质公开课获奖课件
2．最大值 (1)由 e＝NBSωsin ωt 可知，电动势的最大值 Em＝NBSω。 (2)交变电动势的最大值由线圈匝数 N、磁感应强度 B、线圈 面积 S 及转动角速度 ω 决定，与线圈的形状无关，与转轴的位置 无关，因此图 2-1-4 所示的几种情况，若 N、B、S、ω 相同，则 电动势的最大值相同。
图 2-1-1
二、正弦交变电流的产生和表述 1．正弦交变电流的产生 (1)产生方法：闭合线圈在匀强磁场 中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。 (2)产生过程分析： 用楞次定律分析线圈转动一周 的情况如图 2-1-2 所示。
图 2-1-2
2．正弦交变电流的函数表达式及图像
函数
电动势 e＝Emsin ωt
(2)只要电流的方向周期性变化，即为交变电流，与电流 的大小是否变化无关。
1．交变电流是
()
A．矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动时
产生的电流
B．按正弦规律变化的电流
C．大小随时间做周期性变化的电流
D．方向随时间做周期性变化的电流
解析：只要方向随时间做周期性变化的电流就是交变电流。
答案：D
所示，匀强磁场的磁感应强度为 0.5 T，问：
(1)该线圈产生的交变电流电动势的最大值、 电流的最大值分别是多少？
图 2-1-3
(2)若从中性面位置开始计时，写出感应电动势随时间变化的表
达式。
(3)线圈从中性面位置开始，转过 30°时，感应电动势的瞬时值
是多大？
[思路点拨] (1)线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时电动势 的最大值 Em＝NBSω。 (2)感应电动势瞬时值表达式与开始计时位置有关，若从中 性面开始计时，则 e＝Emsin ωt。
2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理选择性必修2 第3章交变电流第1节交变电流(1)
1．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。（ × ）
（3）当线圈平面与磁场垂直时，线圈中没有电流。（ √ ）
（4）按正弦规律变化的交变电流称为正弦式交变电流。（ √ ）
（5）电子技术中所用到的交变电流全都是正弦式交变电流。（ × ）
环L上，导体做的两个电刷E、F分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑
环和电刷保持与外电路的连接。关于其工作原理，下列分析正确的是（ AC ）
A．当线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大
B．当线圈平面转到中性面的瞬间，线圈中的感应电流最大
C．当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量最小
三、交变电流的变化规律
=
=
=
思考：磁通量变化规律？
三、交变电流的变化规律
正弦式交变电流
=
=
=
m
三、交变电流的变化规律
交变电流的种类
正弦交流电
示波器中的
锯齿波扫描电压
（C ）
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a→b
D．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零
5．有一个10匝正方形线框，边长为20cm，线框总电阻为1Ω，线框绕OO′轴以
10πrad/s的角速度匀速转动，如图所示，垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应
交变电流
一、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。
电池供给的电流，大小和方向都不随时间变化，所以属于直流。
22人教版高中物理新教材选择性必修第2册--第1节 交变电流
2.认识中性面
（1）中性面：线圈在磁场转动的过程中，线圈平面与磁场垂直时所在的平面。
（2）中性面的特点：
①线圈中通过的磁通量最大，即 = 。
②此时磁通量的变化率最小，感应电动势最小，均为零，即 = 0 。
③每经过一次中性面，闭合回路中的电流方向就改变一次。
探究点一
交变电流的产生
把两个发光颜色不同的发光二极管并联（两者正、负极的方向不同），然后
提示
在线圈由图3转到图4所示位置过程中， 边中电流方向由 向 。
5. 线圈在磁场中转动一周，电流方向改变几次？
提示 线圈每经过一次中性面，线圈中电流方向改变一次，所以线圈在磁场
中转动一周，电流方向改变2次。
1.交变电流的产生条件
（1）匀强磁场。
（2）线圈匀速转动。
（3）线圈的转轴垂直于磁场方向。
是正弦式交变电流吗？为什么按余弦规律变化？
提示 是正弦式交变电流，从线圈垂直于中性面的位置开始计时，电流按余
弦规律变化。
要点四
交流发电机
发电机的转子由蒸汽轮机、水轮机等带动。蒸汽轮机、水轮机等将________
⑥
机械能
传递给发电机，发电机将机械能转化为电能，输送给外电路。
⑥ 传递给发电机的机械能的主要来源有哪些？
sin =
sin
4. 边产生的感应电动势为 = ___________________________，
边
2
sin =
sin
产生的感应电动势为 = ______________________。
2
sin
5. 若线圈为 匝，则整个线圈产生的感应电动势为 = _______________。
10.1交变电流的产生及变化规律
3．对中性面的理解 (1)中性面是与磁场方向垂直的平面 ，是假想的参考 面． (2)线圈平面位于中性面时，穿过线圈平面的磁通量最 大，而磁通量的变化率为零，产生的感应电动势为零． (3)线圈平面与中性面垂直时，穿过线圈平面的磁通量 为零，但磁通量的变化率最大，产生的感应电动势最 大． (4)线圈每经过中性面一次电流方向就改变一次．线圈 转动一周，两次经过中性面，所以在一个周期内电流的 方向改变两次．
【夯实基础】 1．下图中不表示交变电流的是( A )
2．某交流发电机有矩形金 属线圈共10匝，绕垂直磁 场方向的转轴在匀强磁场 中匀速转动，每匝线圈中产生的交流电动势e随时间t 变化的情况如图所示．下列说法中正确的是( D ) A．此交流电的频率为0.2 Hz B．此交流发电机电动势的有效值为1 V C．t＝0.1通过线圈的磁通量最大
【解析】本题考查了交流电的相关知识．从图中 可以看出线圈从垂直中性面位置开始转动，所以此时 2U 刻线圈中电流最大，选项 A 错误；由 Im＝ R 及 ω ＝2πn 可以求得线圈从中性面位置开始计时时瞬时表 达式，选项 B 正确；每个周期内电流方向改变两次， 所以每秒交流电的方向改变 50 次，选项 C 正确；电 阻消耗的功率应该用到交流电的有效值， 故选项 D 错 误．题目难度较低．
物理 量
适用情况及说 明 (1)计算与电流 的热效应有关 对正(余 )弦式 的量(如功、功 率、热量等) 交流电有： (2) 交 流 电 器 Em 跟交变电流的 E＝ 有效 “铭牌”上所 2 热效应等效的 值 标的是有效值 Um 恒定电流值 U＝ 2 (3)保险丝的熔 Im 断电流为有效 I＝ 2 值 (4)交流电表的 示数为有效值 物理含义 重要关系
过中性面一次 ，电流的方向就改变一次．
第1节交变电流
第1节交变电流一、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，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() A．线圈平面与磁感线方向平行B．通过线圈的磁通量达到最大值C．通过线圈的磁通量的变化率达到最大值D．线圈中的感应电动势达到最大值2、(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)()3、线框在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动(由上向下看是逆时针方向)，当转到如图1所示位置时，磁通量和感应电动势大小的变化情况是()A．磁通量和感应电动势都在变大B．磁通量和感应电动势都在变小C．磁通量在变小，感应电动势在变大D．磁通量在变大，感应电动势在变小1.有一个正方形线框的线圈匝数为10匝，边长为20 cm ，线框总电阻为1 Ω，线框绕OO ′轴以10π rad s 的角速度匀速转动，如图5-1-5所示，垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5 T ，求：(1)该线框产生的交变电流电动势最大值、电流最大值分别是多少？(2)线框从图示位置转过60°时，感应电动势的瞬时值是多大？(3)写出感应电动势随时间变化的表达式。
2.如图5-1-6所示，一半径为r ＝10 cm 的圆形线圈共100匝，在磁感应强度B ＝5π2T 的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的中心轴线OO ′以n ＝600 r min 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；(2)求线圈从图示位置开始在160s 时的电动势的瞬时值； (3)求线圈从图示位置开始在1 s 时间内的电动势的平均值。
1向平行于纸面并与ab 边垂直，在t ＝0时刻，线圈平面与纸面重合(如图5-1-8)，线圈的cd 边离开纸面向外运动，若规定由a →b →c →d →a 方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流I 随时间t 变化的图像是( )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匀速转动，线圈中的感应电动势e 随时间t 变化的规律如图5-1-9所示，则下列说法正确的是( )A ．图像是从线圈平面位于中性面开始计时的B ．t 2时刻穿过线圈的磁通量为零C ．t 2时刻穿过线圈的磁通量的变化率为零D ．感应电动势e 的方向变化时，穿过线圈的磁通量的方向也变化3．(多选)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，所产生的交变电流的波形如图5-1-10 所示，可知( )A ．在t 1时刻穿过线圈的磁通量达到峰值B ．在t 2时刻穿过线圈的磁通量达到峰值C ．在t 3时刻穿过线圈的磁通量的变化率达到峰值D ．在t 4时刻穿过线圈的磁通量的变化率达到峰值(2)其他几种不同类型的交变电流达标练习1、如图所示的各图像中表示交变电流的是( )2、(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1所示，则( )A ．t 1时刻，穿过线圈的磁通量的变化率最大B ．t 2时刻，穿过线圈的磁通量的变化率为零C ．t 3时刻，线圈中的感应电动势为零D ．t 4时刻，线圈中的感应电动势最大3、一交流发电机的感应电动势e ＝E m sin ωt ，如将线圈的匝数增加一倍，电枢的转速也增加一倍，其他条件不变，感应电动势的表达式将变为( )A ．e ′＝2E m sin 2ωtB ．e ′＝2E m sin 4ωtC ．e ′＝4E m sin 2ωtD ．e ′＝4E m sin 4ωt4、(多选)在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图5-1-11甲所示，产生的交变电动势的图像如图乙所示，则( )A ．t ＝0.005 s 时穿过线框的磁通量的变化率为零B ．t ＝0.01 s 时线框平面与中性面重合C ．感应电动势的最大值为311 VD ．线框转动是从中性面开始计时的5、如图4甲所示，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。
人教版高中物理选择性必修第2册 第三章 交变电流 第1节 交变电流
交变电流的变化规律及书写技巧 [学透用活]
1．交变电流的峰值 (1)由交变电动势的表达式 e＝NBSωsin ωt 可知，电动势的峰值 Em＝NBSω。 (2)交变电动势的最大值，由线圈匝数 N、磁感应强度 B、转动角速度 ω 及线
圈面积 S 决定，与线圈的形状无关，与转轴的位置无关，但转轴必须垂直 于磁场，因此如图所示几种情况，若 N、B、S、ω 相同，则电动势的最大 值相同。
二、交变电流的产生和变化规律 1．填一填 (1)交变电流的产生
①产生条件：在匀强磁场中，矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴转动。 ②过程分析(如图所示)
③感应电流随时间变化的曲线
(2)交变电流的变化规律 ①中性面：线圈转到与磁场 垂直 的平面。 ②电动势瞬时变化规律推导
设线圈 t＝0 时刚好转到中性面位置，设线圈转动的角速度为 ω，AB 和
[解析] t1、t3 时刻通过线圈的磁通量最大，而磁通量的变化率等于零， 线圈中感应电流方向改变，A 正确 B 错误；t2、t4 时刻磁通量为零，线圈与磁 场平行，磁通量变化率最大，产生的感应电动势最大，线圈中感应电流方向 没有改变，C、D 错误。
[答案] A
[规律方法] 分析图像问题的两个关键点
[规律方法] 交变电流瞬时值表达式的书写技巧
(1)确定正弦式交变电流的峰值，根据已知图像读出或由公式 Em＝NBSω 求出相应峰值。
(2)确定线圈的角速度：可根据线圈的转速或周期由 ω＝2Tπ＝2πf 求出，f 表示线圈的频率也可表示每秒的转数。
(3)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式。 ①线圈从中性面位置开始转动，则 e-t、i-t、u-t 图像为正弦函数图像，函 数式为正弦函数。 ②线圈从垂直中性面位置开始转动，则 e-t、i-t、u-t 图像为余弦函数图像， 函数式为余弦函数。
高中物理交变电流知识点归纳
《交变电流》第一节交变电流的产生和描述【基本概念、规律】一、交变电流的产生和变化规律1．交变电流大小和方向随时间做周期性变化的电流．2．正弦交流电(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动．(2)中性面①定义：与磁场方向垂直的平面．②特点：线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零．线圈每经过中性面一次，电流的方向就改变一次．(3)图象：用以描述交变电流随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图象为正弦曲线．二、描述交变电流的物理量1．交变电流的周期和频率的关系：T＝1 f.2．峰值和有效值(1)峰值：交变电流的峰值是它能达到的最大值．(2)有效值：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I、恒定电压U就是这个交变电流的有效值．(3)正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系I＝I m2，U＝U m2，E＝E m2.3．平均值：E＝n ΔΦΔt＝BL v.【重要考点归纳】考点一交变电流的变化规律1．正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)2.(1)线圈平面与中性面重合时，S ⊥B ，Φ最大，ΔΦΔt＝0，e ＝0，i ＝0，电流方向将发生改变． (2)线圈平面与中性面垂直时，S ∥B ，Φ＝0，ΔΦΔt最大，e 最大，i 最大，电流方向不改变． 3.解决交变电流图象问题的三点注意(1)只有当线圈从中性面位置开始计时，电流的瞬时值表达式才是正弦形式，其变化规律与线圈的形状及转动轴处于线圈平面内的位置无关．(2)注意峰值公式E m ＝nBSω中的S 为有效面积．(3)在解决有关交变电流的图象问题时，应先把交变电流的图象与线圈的转动位置对应起来，再根据特殊位置求特征解．考点二 交流电有效值的求解 1．正弦式交流电有效值的求解 利用I ＝I m 2，U ＝U m 2，E ＝E m2计算． 2．非正弦式交流电有效值的求解交变电流的有效值是根据电流的热效应(电流通过电阻生热)进行定义的，所以进行有效值计算时，要紧扣电流通过电阻生热(或热功率)进行计算．注意“三同”：即“相同电阻”，“相同时间”内产生“相同热量”．计算时“相同时间”要取周期的整数倍，一般取一个周期．考点三 交变电流的“四值”的比较I ＝I m2 电压、额定电流 (4)保险丝的熔断电流 平均值交变电流图象中图线与时间轴所夹面积与时间的比值E ＝ΔΦΔt I ＝ER ＋r计算通过电路截面的电荷量1.书写交变电流瞬时值表达式的基本思路 (1)求出角速度ω，ω＝2πT＝2πf . (2)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图象读出或由公式E m ＝nBSω求出相应峰值． (3)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式．①线圈从中性面位置开始转动，则i －t 图象为正弦函数图象，函数式为i ＝I m sin ωt .②线圈从垂直中性面位置开始转动，则i －t 图象为余弦函数图象，函数式为i ＝I m cos ωt第二节 变压器 远距离输电【基本概念、规律】一、变压器原理1．工作原理：电磁感应的互感现象． 2．理想变压器的基本关系式 (1)功率关系：P 入＝P 出． (2)电压关系：U 1U 2＝n 1n 2，若n 1>n 2，为降压变压器；若n 1<n 2，为升压变压器． (3)电流关系：只有一个副线圈时，I 1I 2＝n 2n 1；有多个副线圈时，U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3＋…＋U n I n . 二、远距离输电 1．输电线路(如图所示)2．输送电流 (1)I ＝P U .(2)I ＝U －U ′R .3．电压损失 (1)ΔU ＝U －U ′.(2)ΔU ＝IR . 4．功率损失 (1)ΔP ＝P －P ′.(2)ΔP ＝I 2R ＝⎝⎛⎭⎫P U 2R ＝ΔU2R. 【重要考点归纳】考点一 理想变压器原、副线圈关系的应用 1．基本关系(1)P 入＝P 出，(有多个副线圈时，P 1＝P 2＋P 3＋……) (2)U 1U 2＝n 1n 2，有多个副线圈时，仍然成立． (3)I 1I 2＝n 2n 1，电流与匝数成反比(只适合一个副线圈) n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3＋……(多个副线圈)(4)原、副线圈的每一匝的磁通量都相同，磁通量变化率也相同，频率也就相同． 2．制约关系(1)电压：副线圈电压U 2由原线圈电压U 1和匝数比决定． (2)功率：原线圈的输入功率P 1由副线圈的输出功率P 2决定． (3)电流：原线圈电流I 1由副线圈电流I 2和匝数比决定． 3.关于理想变压器的四点说明： (1)变压器不能改变直流电压．(2)变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的频率． (3)理想变压器本身不消耗能量．(4)理想变压器基本关系中的U 1、U 2、I 1、I 2均为有效值． 考点二 理想变压器的动态分析 1.匝数比不变的情况(如图所示) (1)U 1不变，根据U 1U 2＝n 1n 2可以得出不论负载电阻R 如何变化，U 2不变．(2)当负载电阻发生变化时，I 2变化，根据I 1I 2＝n 2n 1可以判断I 1的变化情况．(3)I 2变化引起P 2变化，根据P 1＝P 2，可以判断P 1的变化． 2.负载电阻不变的情况(如图所示) (1)U 1不变，n 1n 2发生变化，U 2变化．(2)R 不变，U 2变化，I 2发生变化． (3)根据P 2＝U 22R和P 1＝P 2，可以判断P 2变化时，P 1发生变化，U 1不变时，I 1发生变化．3.变压器动态分析的思路流程考点三 关于远距离输电问题的分析 1．远距离输电的处理思路对高压输电问题，应按“发电机→升压变压器→远距离输电线→降压变压器→用电器”这样的顺序，或从“用电器”倒推到“发电机”一步一步进行分析．2．远距离高压输电的几个基本关系(以下图为例)：(1)功率关系：P 1＝P 2，P 3＝P 4，P 2＝P 损＋P 3. (2)电压、电流关系：U 1U 2＝n 1n 2＝I 2I 1，U 3U 4＝n 3n 4＝I 4I 3U 2＝ΔU ＋U 3，I 2＝I 3＝I 线． (3)输电电流：I 线＝P 2U 2＝P 3U 3＝U 2－U 3R 线. (4)输电线上损耗的电功率： P 损＝I 线ΔU ＝I 2线R 线＝⎝⎛⎭⎫P 2U 22R 线．3.解决远距离输电问题应注意下列几点 (1)画出输电电路图．(2)注意升压变压器副线圈中的电流与降压变压器原线圈中的电流相等． (3)输电线长度等于距离的2倍． (4)计算线路功率损失一般用P 损＝I 2R 线．【思想方法与技巧】特殊变压器问题的求解一、自耦变压器高中物理中研究的变压器本身就是一种忽略了能量损失的理想模型，自耦变压器(又称调压器)，它只有一个线圈，其中的一部分作为另一个线圈，当交流电源接不同的端点时，它可以升压也可以降压，变压器的基本关系对自耦变压器均适用．分为：电压互感器和电流互感器，比较如下：电压互感器电流互感器原理图原线圈的连接并联在高压电路中串联在大电流电路中副线圈的连接连接电压表连接电流表互感器的作用将高电压变为低电压将大电流变为小电流利用的公式U1U2＝n1n2I1n1＝I2n2三、多副线圈变压器对于副线圈有两个及以上的理想变压器，电压与匝数成正比是成立的，而电流与匝数成反比的规律不成立．但在任何情况下，电流关系都可以根据原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率即P入＝P出进行求解．实验十一传感器的简单使用一、实验目的1．了解传感器的工作过程，探究敏感元件的特性．2．学会传感器的简单使用．二、实验原理闭合电路欧姆定律，用欧姆表进行测量和观察．三、实验器材热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、温度计、烧杯、冷水、热水、小灯泡、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线等．1．研究热敏电阻的热敏特性(1)将热敏电阻放入烧杯中的水中，测量水温和热敏电阻的阻值(如实验原理图甲所示)．(2)改变水的温度，多次测量水的温度和热敏电阻的阻值，记录在表格中．2．研究光敏电阻的光敏特性(1)将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器连接好(如实验原理图乙所示)，其中多用电表置于“×100”挡．(2)先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值，并记录数据．(3)打开电源，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录．(4)用手掌(或黑纸)遮光时，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录．一、数据处理1．热敏电阻的热敏特性(1)画图象在右图坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线．(2)得结论热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，随温度的降低而增大．2．光敏电阻的光敏特性(1)探规律根据记录数据定性分析光敏电阻的阻值与光照强度的关系．(2)得结论①光敏电阻在暗环境下电阻值很大，强光照射下电阻值很小；②光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量．二、误差分析本实验误差主要来源于温度计和欧姆表的读数．三、注意事项1．在做热敏实验时，加开水后要等一会儿再测其阻值，以使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温．2．光敏实验中，如果效果不明显，可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔改变射到光敏电阻上的光的多少．3．欧姆表每次换挡后都要重新调零．。
第一节认识交变电流
我们日常生产和生活中使用的大多是强弱和方 向都随时间周期性变化的电流，叫做交变电流， 简称交流。(AC)
交变电流是怎样产生的？ 交变电流有什么特点呢？
第一节 认识交变电流
1、概念
1、恒定电流：强弱和方向都不随时间做周期性 变化的电流叫做恒定电流 ，通常称为直流。
i 0 t i 0 t
2、交变电流：强度和方向都随时间做周期性 变化的电流叫做交变电流
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。
从示波器显示的图象 可知，小灯泡两端的 电压是按正弦规律变 化的，即通过小灯泡 的电流是按正弦规律 变化的。研究表明， 我们日常生活和生产 中所使用的交变电流 是按正弦规律变化的 交变电流。
交变电流是怎么产生的呢？
观察交流发电机的结构。
交流发电机的最基本 结构是线圈和磁极， 线圈可绕中心轴转动。 线圈两端连接在彼此 绝缘的两个滑环上， 固定的电刷A、B压在 滑环K、L上，由电刷 把电流引出。 交流发电机：产生交变电流的装置称为交流发电机。可 分为旋转电枢式发电机和旋转磁极式发电机。（课本 P41页资料活页）
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。
第一节 交变电流
若从中性面开始计时，电
流按正弦 规律变化，
I
若从极值面开始计时,则
t
按余弦规律变化
I
若从任一时刻开始计时,
t
则按 非弦规律变化
交变电流的产生 [要点归纳]
线圈绕OO′轴沿逆时针方向匀速转动，如图3甲至丁所示。
1.过程分析
转动过程 磁通量变化 电流方向
甲→乙 减小
B→A→D→C
乙→丙 增大
B→A→D→C
里以ω匀 速转动
A
ω
θ =ωt
D
e
B
思考:此时线圈切割产生电动势E=？
t
E= BLABV+BLCDV =2BLABV
Et==22BBLLAABBωV_c12_oL_sA_Dθ==B2BSLωABω如12L果A有D cNo匝sω，tE==BNSBωScωosωt
第一节 交变电流
正余弦交流电产生条件: 二匀一轴 匀强磁场、匀速转动、 转轴必须和磁场垂直 E感的值与线圈的形状和转轴的位置没有关系 思考:下列四个线圈中能产生感应电流的是哪几个？
①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____。
②线圈每次经过中性面时，线圈
I
中感应电流的方向都要改变，线
圈转动一周，感应电流的方向改
t
变___两___次。
极值面
(2)垂直中性面位置(S∥B位置，
如图1中的乙、丁)此时穿过线圈
的Φ为__零___，电流_最__大__。
思考判断
× (1)交变电流的大小一定随时间变化。( ) × (2)大小和方向都不随时间变化的电流才是直流电。( )
(3)交变电流的大小可以不变，但方向一定随时间周期性
交变电流第1部分交变电流教学
链 接
大的时刻)．由于线圈转一周的过程中，线圈的磁通量有两
次达到最大，故电流的方向在线圈转一周的过程中改变两次，
我们把线圈平面垂直于磁感线时的位置叫做中性面．
(2)线圈垂直中性面时，虽然磁通 量等于零，但是磁通量的变化率却 最大，因此感应电动势最大，感应 电流最大．
(双选)下列各图中，表示交变电流 的是( )
答案：D
总结：书写交变电流瞬时值表达式的基本思路
(1)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图象读出或
由公式Em＝nBSω求出相应峰值．
栏
目
(2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式．
链 接
如：①线圈从中性面位置开始转动，则it图象为正弦
函数图象，函数式为i＝Imsin ωt.
②线圈从垂直中性面位置开始转动，则it图象为余弦 函数图象，函数式为i＝Imcos ωt.
为________A，电阻R的热功率为________W，在一个周
期内电流做功________J.
栏
目
链
接
变式
迁移
解析：在一个周期 T 内，由焦耳定律得：
情景切入 I2RT＝I21R·T2＋I22R·T2，
课前导读 知识解惑
I2＝21I21＋12I22＝12×4 22 A2＋12×3 22 A2，I＝5 A.
R 两端电情景压切可入记为 u＝Umsin ωt.
课前导读
2．中性面．
(1)定义：与磁场方向垂直的平面叫中性面． (2)特点知：识解①惑线圈转到中性面时，穿过线栏圈目的链接磁通量最大，
磁通量的变化率为零，感应电动势为零．
②线圈转动一周，两次经过中性面，线圈每经过中性面 一次，电流的方向就改变一次
【高中物理】第一节 交变电流
第一节交变电流教学目标：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点：交变电流产生的物理过程分析教学难点：交变电流的变化规律及应用教学方法：启发引导讲授教学用具：发动机模型教学过程：（一）引入新课（二）新课教学1.交变电流恒定电流：大小和方向都不随时间而改变的电流。
交变电流：方向随时间周期性变化的电流。
与直流电相比，交流电有许多优点，如：可以利用变压器升高或降低电压，利于长途传输；可以驱动结构简单，运行可靠的感应电动机。
2.交变电流的产生演示实验：手摇发电机使小灯泡发亮课件观察交变电流的产生。
B ⊥S，φ最大，各边不切割磁感应线，无感应电流——中性面B∥S，φ=0，垂直切割，感应电流最大结论：（1）．线圈转动过程中电流的大小做周期性变化，中性面位置（B ⊥S ）最小，与中性面垂直的位置（B ∥S ）最大。
（2）．线圈每经中性面一次，感应电流方向改变一次，线圈转动一周，感应电流方向改变两次。
3.交变电流的变化规律设线圈从中性面以角速度ω开始转动，经时间t ，线圈转过θ=ωt ，此时V 与B 夹角也为θ，令ab=dc=L ，ad=bc=L ′，则线圈面积S=LL ′。
此时，ab 与dc 边产生的电动势大小均为BLVSin ωt ，整个线圈中产生的瞬时电动势大小为：e=2BLVSin ωt ，又V=2L ω'，有： 22L e BL sin t B Ssin t ωωωω'=•= 令E m =B ωS 有：sin m e E t ω=sin m e E t ω=（E m 为最大值）若电路总电阻为R ，则瞬时电流为：m sin I sin m E e i t t R Rωω=== 同理可得电路的某段电压的瞬时值。
sin m u U t ω=结论：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，产生的感应电流是按正弦规律变化的，这种交变电流叫正弦交流电。
第1节 交变电流
第1节交变电流学习目标要求核心素养和关键能力1.知道交流电、直流电的概念。
2.掌握交变电流的产生和变化规律。
会推导交变电流的瞬时值表达式。
3.了解发电机的构造及不同类型发电机的优缺点。
1.科学思维利用运动分解思想和三角函数推导瞬时值表达式。
2.关键能力立体图转化为平面图能力和数学推导能力。
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作交变电流，简称交流(AC)。
2．直流：方向不随时间变化的电流称为直流(DC)。
二、交变电流的产生交流发电机的线圈在匀强磁场中转动时，转轴与磁场方向垂直，用右手定则判断线圈切割磁感线产生的感应电流方向。
【做一做】(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)()答案BCD解析根据正弦交变电流产生的条件可知，A图中磁通量不变，无感应电流；而B、C、D图中均会产生正弦交变电流。
三、交变电流的变化规律1．中性面(1)中性面：与磁感线垂直的平面。
(2)当线圈平面位于中性面时，线圈中的磁通量最大，线圈中的电流为零。
2．从中性面开始计时，线圈中产生的电动势的瞬时值表达式：e＝E m sin ωt，E m 叫作电动势的峰值，E m＝NBSω。
3．正弦式交变电流：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。
4．正弦式交变电流和电压电流表达式i＝I m sin__ωt，电压表达式u＝U m sin__ωt。
其中I m、U m分别是电流和电压的最大值，也叫峰值。
【判一判】(1)只要线圈在磁场中转动，就可以产生交变电流。
(×)(2)线圈在通过中性面时磁通量最大，电流也最大。
(×)(3)线圈在通过垂直中性面的平面时电流最大，但磁通量为零。
(√)(4)线圈在通过中性面时电流的方向发生改变。
(√)四、交流发电机1．主要构造：电枢和磁体。
2．分类(1)旋转电枢式发电机：电枢转动，磁极不动。
(2)旋转磁极式发电机：磁极转动，电枢不动。
交变电流第一节 交变电流教案
诚西郊市崇武区沿街学校第五章交变电流●本章概述本章讲述交变电流知识，是前面学过的电和磁的知识的开展和应用，并且与消费和生活有亲密关系.本章重点内容是：交变电流的产生原理和变化规律，交变电流的性质和特点，变压器的工作原理，交变电流的传输及应用.这些知识点是高考命题率较高的知识点.与直流电相比，交变电流有许多优点，交变电流可以利用升压变压器升高或者者降低电压，便于远间隔输送，可以驱动构造简单运行可靠的感应电动机。
为了有利学生学习交流电的特点，更好的区分交流与直流，本章还介绍了电感和电容在交变电流中的作用，使学生理解感抗与容抗的有关知识.本章可分为三个单元：第一单元：第一节和第二节，讲交变电流的产生和描绘.第二单元：第三节，讲电感和电容对交变电流的作用.第三单元：第四节和第五节，讲变压器和电能的输送.第一节交变电流●本节教材分析为了适应学生的承受才能，教材采取从感性到理性、从定性到定量逐渐深化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理解.然后让学生用右手定那么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才能.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展推导,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,学生容易承受.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,可通过练习稳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.要使学生理解交流电有许多种,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.●教学目的一、知识目的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、技能目的1.掌握描绘物理量的三种根本方法〔文字法、公式法、图象法〕.2.培养学生观察才能，空间想象才能以及将立体图转化为平面图形的才能.3.培养学生运用数学知识解决物理问题的才能.三、情感态度目的培养学生理论联络实际的思想.●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(或者者快速摆动)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答复.［生］转动的线圈里产生了大小和方向都随时间是是做周期性变化的交变电流.［师］现代消费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］对这个问题有浓重的兴趣,讨论热烈.［师］多媒体课件打出以下列图.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.［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t ΔΔ =0.(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.经过时间是是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=BL1·22L ωsinωt=21BL1L2sinωt ［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一样,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］假设线圈有N 匝时,相当于N 个完全一样的电源串联,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,理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=r R E m,感应电流的瞬时值i=Imsinωt.［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=Umsinωt.［师］电动势、电流与电压的瞬时值与时间是是的关系可以用正弦曲线来表示,如以下列图所示:3.几种常见的交变电波形三、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=NBSωsinωt,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 随时间是是t 的变化如下列图，那么以下说法中正确的选项是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311V ，线圈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〕假设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100Ω，试写出通过负载的电流强度的瞬时表达式.在t=1201s 时电流强度的瞬时值为多少？ 3.一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生交流电压为u=2202sin100πtV，那么 A.它的频率是50HzB.当t=0时，线圈平面与中性面重合C.电压的平均值是220VD.当t=2001s 时，电压到达最大值 4.交流发电机工作时的电动势的变化规律为e=Emsinωt，假设转子的转速n 进步1倍，其他条件不变，那么电动势的变化规律将变化为A.e=Emsin2ωtB.e=2Emsin2ωtC.e=2Emsin4ωtD.e=2Emsinωt参考答案：1.D2.解析：因为电动势的最大值Em=311V ，角速度ω=100πrad/s，所以电动势的瞬时值表达式是e=311sin100πtV.根据欧姆定律，电路中电流强度的最大值为Im=100311 R E m A=1A ，所以通过负载的电流强度的瞬时值表达式是i=1sin100πtA.当t=1201s 时，电流的瞬时值为 i=1sin(100π·1201)=1×21A=1.55 A. 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,比方消费、生活最繁忙的时候,与夜晚夜深人静之际,对电的使用量往往相差非常悬殊.而电力又不能直接大量贮存.这就要求电网具有灵敏的调节才能,在顶峰时增加供电,而在低谷时又减少供电.否那么电网的电压就会与标准不符,不仅用户无法正常用电,电网的运行平安也会受到威胁.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,调节才能最强;而火电机组从开机到满负荷工作或者者反之运行的时间是是往往需要近10个小时,跟不上网内的负荷变化,调节才能很差;而核电机组由于技术和平安方面的原因,根本上没有调节才能.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,用电顶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,补充顶峰时的供电缺乏,从而进步华北电网的调节才能呢循着这样的思路,1992年9月,十三陵抽水蓄能电站破土开工了.从工程构造上说,抽水蓄能电站包括两个具有程度垂直高差的水库,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480m.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4000m2,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宏大的高压管道组成.抽水蓄能电站是按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;在用电顶峰时,机组又成为发电机,由上水库向下水库放水,像常规水电站一样,把水的势能转换成电能,返送回电网补充供电的缺乏.这样,在蓄水放水,耗电发电的循环过程中,电站对电网负荷的顶峰和低谷起到调节作用.十三陵抽水蓄能电站建成后,每年可吸收1亿千瓦时的低谷剩余电量,提供12亿千瓦时的顶峰电量.假设按1千瓦时顶峰电量可创4~6元产值计算,每年可创社会产值50~70亿元.更重要的是抽水蓄能电站增强了华北电网的调节才能,保证了整个电网的平安经济运行.目前抽水蓄能发电在我国呈现出蓬勃开展的势头.除十三陵抽水蓄能电站外,全国还有好几个抽水蓄能电站,有的正在兴建中,有的已经投入运行.2.崛起的新能源——核电电力是国民经济开展的命脉.目前世界电力主要由火电、水电和核电构成.火电是靠燃烧煤、石油等化石燃料获得的.作为不可再生的自然资源,化石燃料储量有限,而且都是重要的化工和轻纺工业原料.化石燃料的燃烧还会对环境造成很大污染,是造成“酸雨〞“温室效应〞等环境问题的元凶.水电是可再生资源,而且不会污染环境,但它的限制条件较多,如水资源分布不均,水流量的季节变化会导致发电量的变化.只有核电可以既满足电力需求,又不污染环境.自1954年苏联建成世界上第一座核电站至今,全球已有30多个国家建起了440多台机组,总装机容量到达3亿多千瓦,其中法国、美国、日本、德国、英国等经济兴隆国家的核电都超过本国总发电量的20%,法国甚至到达70%以上.作为一个人口众多的开展中国家,我国的电力工业一直在稳步开展,装机容量和年发电量分别排世界第四位和第三位.但人均发电量排在世界第80位,仅为世界平均程度的1/996年全国电力缺口在20%左右,远远不能满足快速增长的国民经济开展的需求.我国将近70%的煤炭资源分布在华北和西北,工业兴隆和人口密集的东南沿海地区的煤炭和水力资源都很匮乏,国家每年都要投入巨资进展“北煤南运〞.我国初步规划2000~2021年新增装机容量5亿千瓦.假设全部建成火电站发电用煤需要13亿吨,这无论从煤的新增产量、远间隔运输,还是从生态环境等各方面看,都存在宏大困难,可以说开展核电是中国解决能源问题的一条重要途径.有关部门预测,21世纪将是中国核电大开展的时期.1991年中国大陆实现了核电零的打破.如今已有两座核电站3台核电机组一一共210万千瓦装机容量,其发电量占全国发电总量的7%.国家“九五〞方案和2021年远景规划目的纲要指出:贯彻因地制宜、水火并举,适当开展核电的方针.方案到2021年投运的核电站总装机容量到达2000万千瓦左右.目前,东南沿海地区都把建造核电站作为解决当地能源问题的重要途径,对开展核电有很高的积极性.秦山核电站和大亚湾核电站的平安稳定运行为中国的核电开展开了个好头，已充分显示了核电平安、清洁、经济的优越性.“九五〞期间，我国方案建造的四座核电站八台机组一一共660万千瓦,现已全面开始建造.可以说，开展核电已成为我国能源政策的一部分，作为20世纪中叶崛起的新能源，它在中国有着光明的开展前景.。
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高中人教版物理
第一节 交变电流
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 教学重点：交变电流产生的物理过程分析
教学难点：交变电流的变化规律及应用
教学方法：启发 引导 讲授
教学用具：发动机模型
教学过程：
（一）引入新课
（二）新课教学
1.交变电流
恒定电流：大小和方向都不随时间而改变的电流。
交变电流：方向随时间周期性变化的电流。
与直流电相比，交流电有许多优点，如：可以利用变压器升高或降低电压，利于长途传输；可以驱动结构简单，运行可靠的感应电动机。
2.交变电流的产生
演示实验：手摇发电机使小灯泡发亮 课件观察交变电流的产生。
结论：
（1）．线圈转动过程中电流的大小做周期性变化，中性面位置（B ⊥S ）最小，与中性面垂直的位置（B ∥S ）最大。
（2）．线圈每经中性面一次，感应电流方向改变一次，线圈转动一周，感应电流方向改变两次。
3.交变电流的变化规律
设线圈从中性面以角速度ω开始转动，经时间t ，线圈转过θ=ωt ，此时V 与B 夹角也为θ，令ab=dc=L ，ad=bc=L ′，则线圈面积S=LL ′。
此时，ab 与dc 边产生的电动势大小均为BLVSin ωt ，整个线圈中产生的瞬时电动势大小为：e=2BLVSin ωt ，又V=2
L ω'，有： 22L e BL sin t B Ssin t ωωωω'=∙= 令E m =B ωS 有：sin m e E t ω=sin m e E t ω=（E m 为最大值）
若电路总电阻为R ，则瞬时电流为：
m sin I sin m E e i t t R R
ωω=== 同理可得电路的某段电压的瞬时值。
sin m u U t ω=
结论：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，产生的感应电流是按正弦规律变化的，这种交变电流叫正弦交流电。
4.交变电流的图象
（1）．正弦交流电图象（可用示波器观察到）
（2）．几种常见的交变电流波形
5.例题
（1）、有人说，线圈平面转到中性面的瞬间穿过线圈磁通量最大，因而线圈中感应电动势最大；线圈平面与中性面垂直的瞬间，穿过线圈中磁通量为零，因而线圈中感应电动势为零，这种说法对不对？为什么？
解析：这种说法不对。
在中性面时，各边都不切割磁感线，电动势为0，在与中性面垂直的位置，线圈切割磁感线的速度最大，电动势最大。
（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，线圈中产生的感应电动势e 随时间t 的变化如
图，则说法正确的是（ D ）
A ．t 2时刻通过线圈的磁通量最大；
B ．t 1时刻通过线圈的磁通量为零；
C ．t 3时刻通过线圈的磁通量的变化率最大；
D ．每当电动势变换方向时，通过线圈的磁通量都为最大。
（3）、边长为20cm 正方形线圈绕对称轴OO ′在匀强磁场中匀速
转动，转速为n=120r/min ，磁感应强度为B=0.2T ，求转动中最
大感应电动势及其位置。
若以图示位置为计时起点，写出电动势
的瞬时表达式 e=3.2π)(4cos 102V t π-⨯
（4）、发电机的转子是匝数为100匝，边长为20cm 的正方形线
圈，将它置于磁感应强度B=0.05T 的匀强磁场中，绕着垂直于磁场方向的轴以ω＝100πrad/s 的角速度转动，当线圈平面与磁场方向垂直时开始计时。
线圈和外电路的总电阻R ＝100Ω。
①写出交流电流瞬时值表达式
)(100sin 200)(sin V t V t nBS e ππωω==
②线圈从计时开始，转过π/3过程中通过线圈某一截面的电荷量为多少？ 在中性面时，BS =φ，转过π/3 时，BS BS 213cos
=='πφ，BS 21=∆φ，通过导体截面的电荷量C R
n q 310-=∆=φ 6.练习
（1）、某交流发电机正常工作时，电动势E=E m sin ωt ，当磁感应强度增大到原
来的2倍，转速变为原来的1/3，其它条件不变时，感应电动势的表达式为t E E m 3
sin 32ω=' （2）、对于如图所示的电流i 随时间t 作周期性变化的图象，下列说法中正确的是（ AC ）
A 、电流大小变化，方向不变，是直流电
B 、电流大小、方向都变化，是交流电
C 、电流最大值为0.2A ，周期为0.01s
D 、电流大小变化，方向不变，不是直流电，是交流电
（3）、面积为S 的矩形线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中，从中性面起以角速度ω匀速转动，在t 时刻线圈磁通量的瞬时值为（ B ）
A 、BS
B 、BScos ωt
C 、BSsin ωt
D 、BS/sin ωt
（4）、如图所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁感线的轴匀速转动，已知线圈在转动中产生的感应电动势最大值为m E (V)，转动的角速度为ω(rad/s)。
若线圈转到图示位置开始计时，那么下列四个式子中正确表达了该线圈上产生的电动势e 随时间变化的函数式是（ BC ）
A 、e=m E sin ωt
B 、e=m E cos ωt
C 、e=m E sin(ωt+π/2)
D 、e=m
E cos(ωt+π/2)
（5）、一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生
交流电的图象如图所示，由图可以知道（ BD ）
A、0.01s时刻线圈处于中性面位置
B、0.01s时刻穿过线圈的磁通量为零
C、0.02s时刻穿过线圈的磁通量为零
D、0.02s时刻穿过线圈的磁通量为最大
课堂小结：本节需要掌握的有交变电流的含义，明确两个特殊位置：中性面以及与之处置的平面，会写交变电流瞬时值的表达式，知道磁通量的变化与感应电流变化的关系。
作业：完成问题与练习。