2019高中物理第二章交变电流与发电机本章整合课件
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高中物理第二章交变电流章末整合课件粤教版选修
第二十三页，共28页。
3．(双选，2010 年广东卷)图 2－7 是某种正弦式交变电压
的波形图，由图可确定该电压的(
)
A．周期是 0.01 s
B．最大值是 311 V
C．有效值是 220 V
D．表达式为 u＝220sin 100πt (V)
图 2－7
解析：选项A 错误，周期是0.02 s；选项 D 错误，应该用
图 2－8
第二十五页，共28页。
A．副线圈输出电压的频率为 50 Hz B．副线圈输出电压的有效值为 31 V C．P 向右移动时，原、副线圈的电流比减小 D．P 向右移动时，变压器的输出功率增加 答案：AD
第二十六页，共28页。
5．(2010 年浙江卷)某水电站，用总电阻为 2.5 Ω的输电线 输电给 500 km 外的用户，其输出电功率是 3×106 kW.现用 500 kV 电压输电，则下列说法正确的是( B )
第十八页，共28页。
1．(2011 年新课标卷)如图 2－5，一理想变压器原副线圈的
匝数比为 1∶2；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220
V，额定功率为 22 W；原线圈电路中接有电压表和电流表．现
闭合开关，灯泡正常发光．若用 U 和 I 分别表示此时电压表和
电流表的读数，则(
)
A．U＝110 V，I＝0.2 A
(c)最大值：交流电在变化过程中所能达到的最大值是表征 交流电强弱的物理量．
第六页，共28页。
(d)有效值：是根据交流电的热效应规定的，反映的是交流
电在能量方面的平均效果．让交流电及恒定电流通过阻值相同
的电阻，若在相等时间内产生的热量相等，这一恒定电流值就 是交流电的有效值．各种电器设备所标明的额定电流和额定电
(通用版)2018_2019版高中物理第2章交变电流与发电机2.3探究电阻、电感和电容的作用课件沪科版选修3_2
说明了什么？ 答案 甲图中灯泡比乙图中灯泡更亮，说明
图2
电感器对交变电流有阻碍作用.
答案
(2)乙图中换用自感系数更大的线圈或调换频率更高的交流电源，灯泡的 亮度有何变化？说明了什么？
答案
不论是换用自感系数更大的线圈还是调换频率更高的交流电源，
灯泡均变得更暗，说明线圈的自感系数越大，交流电的频率越高，线圈
答案
开关 S 扳向直流电源和交流电源，两种情况下灯泡 A 的亮度相同，
这说明电阻器对交流的阻碍作用跟对直流的阻碍作用相同.
答案
[要点总结] 1.电阻器对交变电流和直流电的阻碍作用是 相同 的. 2.在交流电路中，电阻定律和欧姆定律都 成立 .
二、电感器对交变电流的作用
如图2所示，把带铁心的线圈L与小灯泡串联起来，先把它们接到直流电 源上，再把它们接到交流电源上，取直流电源的电压与交流电压的有效 值相等. (1)对比两种情况下灯泡的亮度有什么不同？
对交流电的阻碍作用越大.
答案
[要点总结]
1.感抗：电感器 对交变电流的阻碍作用的大小.
2.电感器的感抗是由 变化 的电流在线圈中产生的感应电动势引起的，与
制成线圈导体的电阻无关.
3.电感器对交变电流的阻碍作用的大小用感抗XL表示，XL＝2πfL . 所 以 感
抗的两个决定因素：
(1)电感器的 电感量(自感系数) ；
(2)交变电流的 频率 .
4.电感器在电路中的作用
(1)通 直 流，阻 交 流；(2)通 低 频，阻 高 频.
典型例题 例1 (多选)如图3所示实验电路中，若直流电压和交流电压的有效值相等，
A.当S掷向a、b时灯较亮，掷向c、d时灯较暗 √ C.S掷向c、d，把电感线圈中的铁心抽出时灯变亮 √
高一物理课件：第2章 交变电流与发电机
栏目 导引
第2章 交变电流与发电机
3.几种常见的交变电流(如图所示)
甲：家庭电路中的正弦式电流 乙：示波器中的锯齿波扫描电压 丙：电子计算机中的矩形脉冲 丁：激光通信用的尖脉冲
栏目 导引
第2章 交变电流与发电机
例1 如图所示的各图像中表示交变电流的 是( )
【思路点拨】 解答本题要明确交流电的特 征是电流方向变化，在i－t图上电流的方向表 现在是否在t轴的两侧．
栏目 导引
第2章 交变电流与发电机
二、交流发电机 1.结构：交流发电机由一个_可__转__动__的__线__圈__(_电__ _枢__)__和一个__磁__体__两大部分组成．线圈在磁 场 中 转 动 时 产 生 的 感 应 电 流 通 过 _滑__环___ 和 电 刷输给用电器． 2.原理：在匀强磁场中，让一矩形线圈绕垂直 于 磁 场 方 向 的 轴 _匀__速___ 转 动 时 ， 就 得 到 了 __大__小__和__方__向__都随时间变化的交变电流．
第2章 交变电流与发电机
第2章 交变电流与发电机
第2章 交变电流与发电机
2．1 怎样产生交变电流
栏目 导引
第2章 交变电流与发电机
目标导航
1.知道交变电流是如何产生的，知道中性面的概 念．(重点) 2．知道交流发电机的结构、原理及分类． 3．了解交变电流的规律及瞬时值表达式．
栏目 导引
第2章 交变电流与发电机
解析：选A.根据交变电流的概念和图像的物理 意义可知：图像所表示的电流大小随时间做 周期性的变化而方向始终保持不变．所以如 图所示的电流不是交流电，而是直流电．所 以答案为A.
栏目 导引
第2章 交变电流与发电机
交变电流的基本规律
学案导引 1.中性面及垂直于中性面的位置有哪些特点？ 2.正弦交变电流的瞬时值表达式是什么？
第2章 交变电流与发电机
3.几种常见的交变电流(如图所示)
甲：家庭电路中的正弦式电流 乙：示波器中的锯齿波扫描电压 丙：电子计算机中的矩形脉冲 丁：激光通信用的尖脉冲
栏目 导引
第2章 交变电流与发电机
例1 如图所示的各图像中表示交变电流的 是( )
【思路点拨】 解答本题要明确交流电的特 征是电流方向变化，在i－t图上电流的方向表 现在是否在t轴的两侧．
栏目 导引
第2章 交变电流与发电机
二、交流发电机 1.结构：交流发电机由一个_可__转__动__的__线__圈__(_电__ _枢__)__和一个__磁__体__两大部分组成．线圈在磁 场 中 转 动 时 产 生 的 感 应 电 流 通 过 _滑__环___ 和 电 刷输给用电器． 2.原理：在匀强磁场中，让一矩形线圈绕垂直 于 磁 场 方 向 的 轴 _匀__速___ 转 动 时 ， 就 得 到 了 __大__小__和__方__向__都随时间变化的交变电流．
第2章 交变电流与发电机
第2章 交变电流与发电机
第2章 交变电流与发电机
2．1 怎样产生交变电流
栏目 导引
第2章 交变电流与发电机
目标导航
1.知道交变电流是如何产生的，知道中性面的概 念．(重点) 2．知道交流发电机的结构、原理及分类． 3．了解交变电流的规律及瞬时值表达式．
栏目 导引
第2章 交变电流与发电机
解析：选A.根据交变电流的概念和图像的物理 意义可知：图像所表示的电流大小随时间做 周期性的变化而方向始终保持不变．所以如 图所示的电流不是交流电，而是直流电．所 以答案为A.
栏目 导引
第2章 交变电流与发电机
交变电流的基本规律
学案导引 1.中性面及垂直于中性面的位置有哪些特点？ 2.正弦交变电流的瞬时值表达式是什么？
高中物理课件第2章 交变电流与发电机 2-1
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[后思考] 1.如何区分直流电与交变电流？ 【提示】 区分直流电和交变电流的唯一标准是看电流的方向是否随时间 变化.不变的是直流电，变化的是交变电流. 2.所有的交流电都是正弦交变电流吗？
【提示】 不是.只有按正弦规律变化的电流才是正弦交变电流.
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[合作探讨] 如图 2-1-1 所示，图甲为小灯泡接到干电池上，图乙为小灯泡接到手摇模型 发电机的输出端.
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1.(多选)如图所示图像中属于交流电的有( ) ( )
A
B
C
D
【解析】 D 图表示的电流大小发生了周期性变化，而方向没有变化.A、B、
C 图中的电流方向均发生了周期性变化.
【答案】 ABC
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2. (多选)关于交变电流和直流电的说法中，正确的是 ( ) A.如果电流的大小做周期性变化，则一定是交变电流 B.直流电的大小可以变化，但方向一定不变 C.交变电流一定是按正弦或余弦规律变化的 D.方向随时间变化的电流属于交变电流
交变电流
[先填空] 1.定义 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 . 2.正弦式交变电流 当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，线圈中产生的交变电 流的电流和电压都按 正弦函数规律变化，这种电流叫正弦式交变电流.
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[再判断] 1.变化的电流都是交变电流.(×) 2.恒定电流的大小方向都不变，所以它是直流电.(√) 3.线圈只要在匀强磁场中匀速转动就能产生正弦式交变电流.(×)
【提示】 电流表的指针随线圈的转动不停地在“0”刻度线两侧左右摆 动，说明发电机的输出电流的大小和方向是周期性变化的.
(通用版)2018-2019版高中物理 第2章 交变电流与发电机 微型专题4 交变电流的产生及描述课件 沪科版选修3-
图7
B.开关接通时，交流电压表的读数为311 V
C.开关断开时，交流电压表的读数为311 V，电热丝功率为 P0 2
√D.开关断开时，交流电压表的读数为156 V，电热丝功率为 P0 2
1234
解析 答案
4.(交流电“四值”的比较)如图8所示，匀强磁场的磁 感应强度B＝0.5 T，边长L＝10 cm的正方形线圈abcd 共100匝，线圈电阻r＝1 Ω，线圈绕垂直于磁感线的对 称轴OO′匀速转动，角速度ω＝2π rad/s，外电路电阻 R＝4 Ω，求：(保留三位有效数字) (1)转动过程中感应电动势的最大值. 答案 3.14 V 解析 感应电动势的最大值 Em＝nBSω＝100×0.5×0.12×2π V≈3.14 V.
1234
图8
解析 答案
(2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60°角时 的瞬时感应电动势. 答案 1.57 V 解析 转过60°时的瞬时感应电动势 e＝Emcos 60°＝3.14×0.5 V＝1.57 V.
1234
解析 答案
(3)交流电压表的示数. 答案 1.78 V 解析 电压表示数为外电压的有效值 22Em·R＋R r＝ 22×3.14×4＋4 1 V≈1.78 V.
能，线圈转一周，柴油机做的功
NBωL22
W＝EIt＝RE＋2 rt＝
2 R＋r
·2ωπ＝πNR2B＋2ωr L4.
解析 答案
(4)从图示位置开始，线圈转过60°的过程中通过R的电 荷量是多少？
答案 见解析
解析 通过R的电荷量
NΔΦ q＝ I ·Δt＝RΔ＋t r·Δt
＝NRΔ＋Φr＝NBLR2·＋sinr
二、交变电流图像的应用
正弦交流电的图像是一条正弦曲线，从图像中可以得到以下信息： 1.周期(T)和角速度(ω)：线圈转动的角速度 ω＝2Tπ. 2.最大值(Em，Im)：图像上的最大值，可计算出有效值 E＝Em2，I＝ Im2. 3.瞬时值：每个“点”表示某一时刻的瞬时值. 4.可确定线圈位于中性面的时刻，也可确定线圈平行于磁感线的时刻. 5.判断线圈中磁通量 Φ 及磁通量变化率ΔΔΦt 的变化情况.
高中物理 第2章 交变电流与发电机 2 怎样描述交变电流课件 沪教版选修3-2
提示：不是．最大值是有效值的 2倍仅用于正弦(余弦)交流 电．
二、怎样用数学方法描述交变电流 1．用图像描述 正弦交变电流随时间的变化情况可以从图 像上表示出来，图像描述的是交变电流随 时间变化的规律，它是一条正弦曲线，如 图 所 示 ． 从 图 中 我 们 可 以 找 出 正 弦 交 变 电 流 的 __最__大__值__ 和 _周__期___．
1 (3)正弦式交变电流的有效值等于其最大值的____2____．
(4)在没有特别说明时，通常所说的交变电流的电压、电动势 都是指_有__效 ___值__，交流电表测量的值也是__有__效__值__，交流用 电设备铭牌标出的电压、电流值也是指__有__效__值__．
如图所示的交流电中最大值还是有效值的 2倍吗？
3 2
V
ω
3
2π
≈2．6 V．(4)电压表示为外电压的有效值22Em·R＋R r＝ 22×3．14×4＋4 1 V≈1．78 V．
(5)转动一周外力所做的功等于电流产生的热量
2π
2π
W＝Q＝Em22·R＋T r＝Em22·R＋ω r＝3.1242×42＋π1 J≈0．99 J．
(6)16周期内通过电阻 R 的电荷量
[解析] (1)感应电动势的最大值
Em＝NBSω＝100×0．5×0．12×2π V≈3．14 V． (2)转过 60°时的瞬时感应电动势
e＝Emcos 60°＝3．14×0．5 V＝1．57 V． (3)转过 60°角的过程中产生的平均感应电动势
－E ＝NΔΔΦt ＝NBSsinθ60°＝100×0.5×π 0.12×
正弦交变电流规律的综合应用 如图所示，匀强磁场的磁感应强度 B＝0．5 T，边长 L＝10 cm 的正方形线圈 abcd 共 100 匝，线圈电阻 r＝1 Ω， 线圈绕垂直于磁感线的对称轴 OO′匀速转动，角速度 ω＝ 2π rad/s，外电路电阻 R＝4 Ω，求：
二、怎样用数学方法描述交变电流 1．用图像描述 正弦交变电流随时间的变化情况可以从图 像上表示出来，图像描述的是交变电流随 时间变化的规律，它是一条正弦曲线，如 图 所 示 ． 从 图 中 我 们 可 以 找 出 正 弦 交 变 电 流 的 __最__大__值__ 和 _周__期___．
1 (3)正弦式交变电流的有效值等于其最大值的____2____．
(4)在没有特别说明时，通常所说的交变电流的电压、电动势 都是指_有__效 ___值__，交流电表测量的值也是__有__效__值__，交流用 电设备铭牌标出的电压、电流值也是指__有__效__值__．
如图所示的交流电中最大值还是有效值的 2倍吗？
3 2
V
ω
3
2π
≈2．6 V．(4)电压表示为外电压的有效值22Em·R＋R r＝ 22×3．14×4＋4 1 V≈1．78 V．
(5)转动一周外力所做的功等于电流产生的热量
2π
2π
W＝Q＝Em22·R＋T r＝Em22·R＋ω r＝3.1242×42＋π1 J≈0．99 J．
(6)16周期内通过电阻 R 的电荷量
[解析] (1)感应电动势的最大值
Em＝NBSω＝100×0．5×0．12×2π V≈3．14 V． (2)转过 60°时的瞬时感应电动势
e＝Emcos 60°＝3．14×0．5 V＝1．57 V． (3)转过 60°角的过程中产生的平均感应电动势
－E ＝NΔΔΦt ＝NBSsinθ60°＝100×0.5×π 0.12×
正弦交变电流规律的综合应用 如图所示，匀强磁场的磁感应强度 B＝0．5 T，边长 L＝10 cm 的正方形线圈 abcd 共 100 匝，线圈电阻 r＝1 Ω， 线圈绕垂直于磁感线的对称轴 OO′匀速转动，角速度 ω＝ 2π rad/s，外电路电阻 R＝4 Ω，求：
【课件】交变电流的描述 高二物理同步课件(人教版2019选择性必修第二册)
Q交=2（Q1+Q2）=2.8J
Q交 I Rt 带入数据得： 2.8 I 1 1
2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
直
2
直
I 直 1.67A
三、有效值
2.有效值：让交流和恒定电流分别通过大小相同电阻，如果在相同时间（一个周期内）
它们产生的热量相等，而这个恒定电流是I、电压是U，我们就把这I、U叫做这个交流
的有效值。
Q交 (4 2 )2 R 1 (3 2 )2 R 1 50R
所以50R=I2Rt，解得I=5A
三、有效值
3.有效值与峰值的关系
理论计算表明，正弦交流电的峰值与有效值有以下关系：
Em
E
0.707 Em
2
Um
U
0.707U m
2
Im
I
0.707 I m
2
上述关系只限于正弦交变电流，对其他形式的交变电流并不适用。需按定义计算。
(2)负载电压u随时间变化的规律：
u U m sin t
(3)电流i随时间变化的规律：
i I m sin t
思考与讨论：
正弦式交变电流的大小和方向都随时间发生周期性变化，那么
我们如何描述这种电流的变化特征呢？
一、周期和频率
线圈转
动一周
电压、电流都发生一次周期性变化
e=Emsinωt
u=Umsinωt
名称
瞬时值
最大值
物理含义
重要关系
适用情况
交变电流某一时刻的值
e＝Emsin ωt
i＝Imsin ωt
分析交变电流在某一时
最大的瞬时值
Em＝NBSω
Em
Im
高中物理 第2章 交变电流与发电机 3 探究电阻、电感和电容的作用课件 沪教版选修3-2
A．当 S 掷向 a、b 时灯较亮，掷向 c、d 时灯较暗 B．当 S 掷向 a、b 时灯较暗，掷向 c、d 时灯较亮 C．S 掷向 c、d，把电感线圈中的铁心抽出来时灯变亮 D．S 掷向 c、d，电源电压不变，而使频率减小时，灯变暗
[解析] 线圈对恒定电流无感抗，对交变电流有感抗，当交流 电频率减小时，感抗变小，灯变亮，并且是有铁心时感抗更 大，故铁心抽出时灯变亮． [答案] AC
(1)电感对直流电的阻碍是线圈的电阻，若电阻 不计，则无阻碍． (2)线圈对交变电流的感抗大小要从线圈本身的自感系数和交 变电流的频率上来分析，对自感系数而言，有铁心时的自感 系数比没有铁心时要大得多．
1．(多选)如图所示电路中，L 为电感线圈， R 为灯泡，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交流电源 的电压 u＝220 2sin 100πt V，若保持电压的有效值不变，只 将电源频率改为 100 Hz，下列说法正确的是( )
复习课件
高中物理 第2章 交变电流与发电机 3 探究电阻、电感和电容的作用课件 沪 教版选修3-2
1
第2章 交变电流与发电机
2．3 探究电阻、电感和电容的作用
第2章 交变电流与发电机
1．了解电阻器对交变电流的作用． 2．了解电感对 交变电流的作用，知道感抗与哪些因素有关． 3．了解电容 对交变电流的作用，知道容抗与哪些因素有关． 4．知道电 阻、电感、电容对直流、交变电流的作用有何不同．(重点＋ 难点)
A．M 为电阻，N 为电容器，L 为电感线圈 B．M 为电感线圈，N 为电容器，L 为电阻 C．M 为电容器，N 为电感线圈，L 为电阻 D．M 为电阻，N 为电感线圈，L 为电容器
[解题探究] 电阻、电容器与电感线圈三者对交变电流的阻碍 作用有什么不同？与交变电流的频率有什么关系？
[解析] 线圈对恒定电流无感抗，对交变电流有感抗，当交流 电频率减小时，感抗变小，灯变亮，并且是有铁心时感抗更 大，故铁心抽出时灯变亮． [答案] AC
(1)电感对直流电的阻碍是线圈的电阻，若电阻 不计，则无阻碍． (2)线圈对交变电流的感抗大小要从线圈本身的自感系数和交 变电流的频率上来分析，对自感系数而言，有铁心时的自感 系数比没有铁心时要大得多．
1．(多选)如图所示电路中，L 为电感线圈， R 为灯泡，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交流电源 的电压 u＝220 2sin 100πt V，若保持电压的有效值不变，只 将电源频率改为 100 Hz，下列说法正确的是( )
复习课件
高中物理 第2章 交变电流与发电机 3 探究电阻、电感和电容的作用课件 沪 教版选修3-2
1
第2章 交变电流与发电机
2．3 探究电阻、电感和电容的作用
第2章 交变电流与发电机
1．了解电阻器对交变电流的作用． 2．了解电感对 交变电流的作用，知道感抗与哪些因素有关． 3．了解电容 对交变电流的作用，知道容抗与哪些因素有关． 4．知道电 阻、电感、电容对直流、交变电流的作用有何不同．(重点＋ 难点)
A．M 为电阻，N 为电容器，L 为电感线圈 B．M 为电感线圈，N 为电容器，L 为电阻 C．M 为电容器，N 为电感线圈，L 为电阻 D．M 为电阻，N 为电感线圈，L 为电容器
[解题探究] 电阻、电容器与电感线圈三者对交变电流的阻碍 作用有什么不同？与交变电流的频率有什么关系？
3.1交变电流-【新版】人教版(2019)高中物理选择性必修二PPT教学课件
3.中性面:线圈平面与磁场⑥ 垂直 的位置。
假定线圈沿逆时针方向匀速转动，如图3.1-3所示。我们考虑下面几个问题。 1.在线圈由甲图转到乙图所示位置的过程中，AB边中电流向哪个方向流动? 2.在线圈由丙图转到丁图所示位置的过程中，AB边中电流向哪个方向流动? 3.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?
第1节 交变电流
用示波器或电压传感器先
观察电池供给的电压的波形， 再观察学生电源交流挡供给的 电压的波形。这两种波形各有 什么特点?
如图3.1-1所示，在显示屏上 显示的电压(或电流)随时间
变化的图像，在电工技术和 电子技术中常常叫作波形图。
一、交变电流
1.交变电流(AC):① 大小和方向 随时间做周期性 变化的电流,简称交流。 2.直流(DC):② 方向 不随时间变化的电流。 日常生活中使用得更多的是交流,如下图:
答案 若线圈有N匝，则相当于N个完全相同的电源串联， 所以e＝NBSωsin ωt.
可以根据右手定则来判断线圈运动时，AB边 或CD边上感应电流的方向。因为AB边或CD 边运动时，垂直于磁感线方向的速度不断变 化，所以感应电动势也在变化，感应电流同 时发生变化。假设电流从E经过负载流向F的 方向记为正，反之为负，在横坐标轴上标出 线圈到达图3.1-3中甲、乙、丙、丁几个位置 时对应的时刻(图3.1-4)，大致画出感应电流 随时间变化的曲线。
sin ωt
i=Im sin ωt= Em
Rr
sin ωt
3.峰值 (1)由e=NBSω sin ωt知,电动势的峰值Em=NBSω。 (2)电动势的峰值由线圈匝数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,因此如图 所示的几种情况,若N、B、S、ω相同,则电动势的峰值相同。
2019高中物理第二章交变电流与发电机2.1怎样产生交变电流课件
12345
解析:t=2π������ = ���4���,此时线圈位于中性面位置,穿过线圈的磁通量最大,选项 B错 误;由于此时感应电动势为零,所以线圈中电流为零,线圈所受的安培力为零, 选项 A 错误,选项 C、D 正确。 答案:CD
12345
4.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所示,可 知( )
ωt=Bl1l2ωcos ωt,选项 D 正确。
答 案 :D
一二三四
三、旋转电枢式发电机和旋转磁极式发电机
定子:磁极
旋转电枢式发电机
产生电压不超过 500 V。
转子:电枢
定子:电枢
旋转磁极式发电机
能产生几千伏到几万伏电压。
转子:磁极
一二三四
四、交变电流的电能从哪里来
从能量转化的角度看,发电机是把机械能转变为电能的机器,发电机按 其原动力机分为:水轮发电机、汽轮发电机、柴油发电机和核能发电机。
探究一
探究二
两个特殊位置的特点
问题导引
正弦式交变电流的方向在做周期性变化,那线圈在什么位置时,交变电 流方向发生变化?
提示中性面。
探究一
探究二
名师精讲
中性面
位置 磁通量 磁通量 的变化率 感应电动势 电流方向
周期性
线圈平面与磁场垂直 最大
零
零 改变
一个周期两次经过中性 面,电流方向改变两次
中性面的垂面 线圈平面与磁场平行 零
答案:i=5sin 10πt A
12345
1.如图所示的电流 i 随时间 t 作周期性变化的图像,下列说法中正确的是 ()
A.电流大小变化,方向不变,是直流 B.电流大小、方向都变化,是交流 C.电流大小不变,方向变化,是直流 D.电流大小变化,方向不变,不是直流,是交流 解 析 :根据交变电流的概念和图像的物理意义可知:图像所表示的电流大小 随时间做周期性的变化而方向始终保持不变。所以如图所示的电流不是交 流,而是直流。所以选项 A 正确。 答 案 :A
高中物理第2章交变电流与发电机2.1怎样产生交变电流课件沪科版选修32
第三十七页，共37页。
第十六页，共37页。
[再判断] 1.线圈每转一周经过中性面两次.(√) 2.当线圈经过中面性时，穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电流也最 大.(×) 3.发电机是把机械能转化为电能的装置.(√)
第十七页，共37页。
[后思考] 1.当正弦交变电流从不同位置开始计时时，交变电流的瞬时值的表达式一样 吗？ 【提示】 不一样.当从中性面开始计时时，交流电的电动势瞬时值表达式 为 e＝Emsin ωt；当从垂直于中性面的位置开始计时时，该时刻的电动势瞬时值 为最大，瞬时值表达式为 e＝Emcos ωt.
第五页，共37页。
[合作探讨] 如图 2-1-1 所示，图甲为小灯泡接到干电池上，图乙为小灯泡接到手摇模型 发电机的输出端.
甲
乙
图 2-1-1
第六页，共37页。
探讨 1：闭合开关，手摇发电机的手柄，两灯泡的发光情况有什么不同？这 种现象能够说明什么？
【提示】 图甲小灯泡亮度不变，图乙小灯泡亮度不断变化，说明图乙中 发电机的输出电流大小是变化的.
图 2-1-5
第二十六页，共37页。
图 2-1-5 4.瞬时值表达式的推导 (1)如图 2-1-6 为发电机线圈平面图，AB、CD 边切割磁感线产生的感应电动 势 e＝2BLvsin θ.
图 2-1-6
第二十七页，共37页。
(2)若从中性面开始计时，则 Em＝2BLv，θ＝ωt 瞬时值表达式为 e＝Emsin ωt. 5.从任意位置计时，瞬时值表达式 e＝Emsin(ωt＋α) 当 α＝π2时，即从最大值位置开始计时.这时 e＝Emcos ωt.
第十八页，共37页。
2.发电机工作过程中能量是如何转化的？ 【提示】 发电机工作时产生的感应电流在磁场中会受到安培力，安培力 的作用总是阻碍转子的运动，在这一过程中发电机把机械能转变成了电能.
第十六页，共37页。
[再判断] 1.线圈每转一周经过中性面两次.(√) 2.当线圈经过中面性时，穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电流也最 大.(×) 3.发电机是把机械能转化为电能的装置.(√)
第十七页，共37页。
[后思考] 1.当正弦交变电流从不同位置开始计时时，交变电流的瞬时值的表达式一样 吗？ 【提示】 不一样.当从中性面开始计时时，交流电的电动势瞬时值表达式 为 e＝Emsin ωt；当从垂直于中性面的位置开始计时时，该时刻的电动势瞬时值 为最大，瞬时值表达式为 e＝Emcos ωt.
第五页，共37页。
[合作探讨] 如图 2-1-1 所示，图甲为小灯泡接到干电池上，图乙为小灯泡接到手摇模型 发电机的输出端.
甲
乙
图 2-1-1
第六页，共37页。
探讨 1：闭合开关，手摇发电机的手柄，两灯泡的发光情况有什么不同？这 种现象能够说明什么？
【提示】 图甲小灯泡亮度不变，图乙小灯泡亮度不断变化，说明图乙中 发电机的输出电流大小是变化的.
图 2-1-5
第二十六页，共37页。
图 2-1-5 4.瞬时值表达式的推导 (1)如图 2-1-6 为发电机线圈平面图，AB、CD 边切割磁感线产生的感应电动 势 e＝2BLvsin θ.
图 2-1-6
第二十七页，共37页。
(2)若从中性面开始计时，则 Em＝2BLv，θ＝ωt 瞬时值表达式为 e＝Emsin ωt. 5.从任意位置计时，瞬时值表达式 e＝Emsin(ωt＋α) 当 α＝π2时，即从最大值位置开始计时.这时 e＝Emcos ωt.
第十八页，共37页。
2.发电机工作过程中能量是如何转化的？ 【提示】 发电机工作时产生的感应电流在磁场中会受到安培力，安培力 的作用总是阻碍转子的运动，在这一过程中发电机把机械能转变成了电能.
交变电流课件-高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第二册
⑵在线圈由甲图转到乙图所示位置的过程中，AB边中的电流向哪个方向流动？
⑶在线圈由丙图转到丁图所示位置的过程中，AB边中的电流向哪个方向流动？
⑷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？
请将以上问题的答案直接记在课本图3.1-3所示位置上。 尝试画出各位置正视图。
活动1成果展示
D．线圈转动到图中位置时，感应电流方向为A-B-C-D-A
2．一个电阻为r、边长为L的正方形线圈abcd共N匝，线圈在磁感应强度为B的匀
强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO΄，以如图所示的角速度ω匀速转动，外电路电
阻为R。
⑴转动过程中感应电动势的最大值有多大？ ⑵线圈平面与磁感线夹角为600时的感应电动势多大？
A
D
B
特点：线圈转到峰值面时
S线圈∥B
ϕ=0
e=Em； i=Im（最佳切割）
小结：线圈转动一圈，交变电流完成一次周期性变化；
感应电动势和感应电流的大小和方向随时间周期性变化。
三、交变电流的变化规律
已知：匀强磁感应强度为B，矩形线圈绕垂直于磁场方向的转轴由中性面开始
逆时针匀速转动，角速度为ω，AB、DC边长分别记为lab、ldc；AD边长记为lad。 求：t时刻线圈中的感应电动势。
电流随时间变化的曲线。
活动2成果展示
i
0甲 乙 丙 丁 甲 t
结论：实验中发电机的电流按正弦规律变化。
3.中性面: 线圈平面与磁感线垂直的位置
A
B
D
特点：线圈转到中性面时
S线圈⊥B
ϕ=ϕm e=0; i=0 感应电流改变方向
线圈转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次。
3.峰值面：线圈平面与磁感线平行的位置
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(2)交变电流的最大值(Emax,Imax):图像上的峰值。知道了最大值,便可计 算出交流电动势(交变电流)的有效值。e=������m2ax,i=������m2ax。
(3)任意时刻交变电流的瞬时值:图像上每个“点”表示某一时刻交变电 流的瞬时值。
专题一 专题二
例题 2 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 1 所示,产生的交变电动势的图像如图 2 所示,则( )
本章整合BENZHANG ZHENGHE
交变电流的产 生: ������max = ������������������������ 周期:������,交变电流 完成一 次周期 性变化 所用的 时间
频率:������,交变电流在 单位时 间内完 成的周 期性变 化的次 数
交变电流的物 理量 最大值: ������max ,������max ,������max ,也叫峰值,交变电 流在周 期性变 化中出 现的最 大值
专题一 专题二
4.研究交变电流通过导体截面电量时,用平均值 交变电流的平均值应根据������=n·ΔΔ������������求解,在计算交流电路中通过某段导 体的电量时,应用平均值计算,即:Q=������·t。
专题一 专题二
例题 1(2014·湖南常德检测)如图所示,在匀强磁场中匀速转动 的矩形线圈的周期为 T,转轴 O1O2 垂直于磁场方向,线圈电阻为 2 Ω 。从线 圈平面与磁场方向平行时开始计时,线圈转过 60°时的感应电流为 1 A。那 么( )
有效值:������,������,������,根据电 流的热 效应进 行的一 种等效 替代
交变电流与发电机 交变电流的描 述
公式:������
=
1 ������
,������
=
������max 2
,������
=
������max 2
,������
=
������max 2
(正弦式交 变电流 )
������ = ������max sin������������
瞬时值表 达 ������ = ������max sin������������
������ = ������max sin������������
图像表达 :正弦图 像
容抗:与交 变电流 的频率 和电容 有关 交变电路中的 电容和 电感
2π ������ π 交变电流图像的应用
交变电流的图像反映了交流电动势(电流)随时间的变化特征,对正弦 交变电流来说,我们可以从图像中获取如下信息:
(1)交变电流的周期(T):一个完整的正弦波对应的时间段,知道了周期 便可以算出线圈转动的角速度 ω=2������π。
感抗:与交 变电流 的频率 和自感 系数有 关
专题一 专题二
专题一 交变电流的变化规律和“四值”问题
1 .研 究 电容器的耐压值时,用峰值(最大值) 矩形线圈绕垂直于磁感线的轴在匀强磁场中转动时,线圈中产生正弦 交变电流,当线圈平面与磁感线平行时,线圈中感应电动势最大,最大值为 Emax=NBSω,其中 N 表示线圈匝数,S 表示线圈面积,Emax 与线圈转动时转轴 的位置无关。 2 .研 究 交变电流做功、功率及产生的热量时,用有效值 对同样的电阻,在相同时间内跟交变电流热效应相等的直流电的值为 交变电流的有效值。一般交流电压表、电流表测出的数值是有效值,计算电 功、电热时应使用有效值,其大小为:E=������m2ax,I=������m2ax(正弦式交变电流)。 3 .研 究 交变电流某一瞬间的电流、电压、功率等,用瞬时值 (1)当线圈平面与中性面重合时,线圈中感应电动势为零。 若从此位置开始计时,则瞬时值表达式为 e=Emaxsin ωt,i=Imaxsin ωt。 (2)当线圈平面与中性面垂直时,线圈中感应电动势最大。 若从此位置开始计时,则瞬时值表达式为 e=Emaxcos ωt,i=Imaxcos ωt。
A.t=0.005 s 时线框的磁通量变化率为零 B.t=0.01 s 时线框平面与中性面重合 C.线框产生的交变电动势有效值为 311 V D.线框产生的交变电动势频率为 100 Hz
专题一 专题二
解析:根据题图可知,t=0.005 s 时,电动势为 311 V,根据法拉第电磁感应
定律可知,此时磁通量的变化率不为零,选项 A 错误;t=0.01 s 时,电动势为零,
线框与中性面重合,选项 B 正确;线框产生电动势的有效值 E V=220 V,选项 C 错误;周期 T=0.02 s,则频率 f=1������=50 Hz,选项
有=������m2ax
=
311 2
D 错误。
答 案 :B
A.线圈消耗的电功率为 4 W B.线圈中感应电流的有效值为 2 A C.任意时刻线圈中的感应电动势为 e=4cos2������πt D.任意时刻穿过线圈的磁通量为 Φ =���π���sin2������πt
专题一 专题二
解析:线圈转动角速度 ω=2���π��� ,线圈平面从与磁场方向平行开始计时,当 转过 60°时,电流的瞬时值表达式为 i=Imcos 60°=1 A⇒Im=2 A,正弦交变 电流有效值 I=������m2 = 2,选项 B 错误;线圈消耗的功率 P=I2R=4 W,选项 A 正 确;由欧姆定律可知,感应电动势最大值 Em=ImR=4 V,所以瞬时值表达式为 e=4cos2������πt,选项 C 正确;通过线圈的磁通量 Φ=Φ msin ωt=Φmsin2���π��� t,由感应 电动势的最大值 Em=BSω=Φ m×2������π⇒Φ m=���2���mπ������,解两式 得:Φ =������m ������sin2πt=2������sin2πt,选项 D 错误。
(3)任意时刻交变电流的瞬时值:图像上每个“点”表示某一时刻交变电 流的瞬时值。
专题一 专题二
例题 2 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 1 所示,产生的交变电动势的图像如图 2 所示,则( )
本章整合BENZHANG ZHENGHE
交变电流的产 生: ������max = ������������������������ 周期:������,交变电流 完成一 次周期 性变化 所用的 时间
频率:������,交变电流在 单位时 间内完 成的周 期性变 化的次 数
交变电流的物 理量 最大值: ������max ,������max ,������max ,也叫峰值,交变电 流在周 期性变 化中出 现的最 大值
专题一 专题二
4.研究交变电流通过导体截面电量时,用平均值 交变电流的平均值应根据������=n·ΔΔ������������求解,在计算交流电路中通过某段导 体的电量时,应用平均值计算,即:Q=������·t。
专题一 专题二
例题 1(2014·湖南常德检测)如图所示,在匀强磁场中匀速转动 的矩形线圈的周期为 T,转轴 O1O2 垂直于磁场方向,线圈电阻为 2 Ω 。从线 圈平面与磁场方向平行时开始计时,线圈转过 60°时的感应电流为 1 A。那 么( )
有效值:������,������,������,根据电 流的热 效应进 行的一 种等效 替代
交变电流与发电机 交变电流的描 述
公式:������
=
1 ������
,������
=
������max 2
,������
=
������max 2
,������
=
������max 2
(正弦式交 变电流 )
������ = ������max sin������������
瞬时值表 达 ������ = ������max sin������������
������ = ������max sin������������
图像表达 :正弦图 像
容抗:与交 变电流 的频率 和电容 有关 交变电路中的 电容和 电感
2π ������ π 交变电流图像的应用
交变电流的图像反映了交流电动势(电流)随时间的变化特征,对正弦 交变电流来说,我们可以从图像中获取如下信息:
(1)交变电流的周期(T):一个完整的正弦波对应的时间段,知道了周期 便可以算出线圈转动的角速度 ω=2������π。
感抗:与交 变电流 的频率 和自感 系数有 关
专题一 专题二
专题一 交变电流的变化规律和“四值”问题
1 .研 究 电容器的耐压值时,用峰值(最大值) 矩形线圈绕垂直于磁感线的轴在匀强磁场中转动时,线圈中产生正弦 交变电流,当线圈平面与磁感线平行时,线圈中感应电动势最大,最大值为 Emax=NBSω,其中 N 表示线圈匝数,S 表示线圈面积,Emax 与线圈转动时转轴 的位置无关。 2 .研 究 交变电流做功、功率及产生的热量时,用有效值 对同样的电阻,在相同时间内跟交变电流热效应相等的直流电的值为 交变电流的有效值。一般交流电压表、电流表测出的数值是有效值,计算电 功、电热时应使用有效值,其大小为:E=������m2ax,I=������m2ax(正弦式交变电流)。 3 .研 究 交变电流某一瞬间的电流、电压、功率等,用瞬时值 (1)当线圈平面与中性面重合时,线圈中感应电动势为零。 若从此位置开始计时,则瞬时值表达式为 e=Emaxsin ωt,i=Imaxsin ωt。 (2)当线圈平面与中性面垂直时,线圈中感应电动势最大。 若从此位置开始计时,则瞬时值表达式为 e=Emaxcos ωt,i=Imaxcos ωt。
A.t=0.005 s 时线框的磁通量变化率为零 B.t=0.01 s 时线框平面与中性面重合 C.线框产生的交变电动势有效值为 311 V D.线框产生的交变电动势频率为 100 Hz
专题一 专题二
解析:根据题图可知,t=0.005 s 时,电动势为 311 V,根据法拉第电磁感应
定律可知,此时磁通量的变化率不为零,选项 A 错误;t=0.01 s 时,电动势为零,
线框与中性面重合,选项 B 正确;线框产生电动势的有效值 E V=220 V,选项 C 错误;周期 T=0.02 s,则频率 f=1������=50 Hz,选项
有=������m2ax
=
311 2
D 错误。
答 案 :B
A.线圈消耗的电功率为 4 W B.线圈中感应电流的有效值为 2 A C.任意时刻线圈中的感应电动势为 e=4cos2������πt D.任意时刻穿过线圈的磁通量为 Φ =���π���sin2������πt
专题一 专题二
解析:线圈转动角速度 ω=2���π��� ,线圈平面从与磁场方向平行开始计时,当 转过 60°时,电流的瞬时值表达式为 i=Imcos 60°=1 A⇒Im=2 A,正弦交变 电流有效值 I=������m2 = 2,选项 B 错误;线圈消耗的功率 P=I2R=4 W,选项 A 正 确;由欧姆定律可知,感应电动势最大值 Em=ImR=4 V,所以瞬时值表达式为 e=4cos2������πt,选项 C 正确;通过线圈的磁通量 Φ=Φ msin ωt=Φmsin2���π��� t,由感应 电动势的最大值 Em=BSω=Φ m×2������π⇒Φ m=���2���mπ������,解两式 得:Φ =������m ������sin2πt=2������sin2πt,选项 D 错误。