高中物理选修3-2第五章第一节交变电流 课件(共22张PPT)
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高中物理第五章1交变电流课件选修32高二选修32物理课件
第五章 交变 电流 (jiāo biàn) 1 交变电流
12/10/2021
第一页，共四十八页。
[学习(xuéxí)目标]
1.会观察电流(或电压)的波形图,理解交变(jiāo biàn)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(wùlǐ) 含义.知道中性面的物理特点.
12/10/2021
第十八页，共四十八页。
(1)线圈通过甲位置(wèi zhi)时AB边产生的感应电动势为多大? (2)线圈通过乙位置时整个线圈中的感应电动势为多大? (3)若线圈有N匝,则线圈通过丙位置时整个线圈的感应电动势为多大?
答案(dá àn):(1)eAB=0.
(2)整个线圈中的感应电动势由 AB 和 CD 两部分组成,且 eAB=eCD=BL1vsin ωt=
12/10/2021
第二页，共四十八页。
课前预习 掌握 新知 (zhǎngwò)
知识(zhī shi)梳理
一、交变电流
1.交变电流: 大小 和
方向 随时间(shíjiān)做周期性变化的电流叫交变电
流,简称 交流电 . 2.直流: 方向 不随时间变化的电流称为直流.
大小和方都向不随时间变化的
电流叫恒定电流.
1 Ω,线圈绕OO′轴以 10π rad/s的角速度匀速转动,如图所示,垂直于线圈平面向里的 匀强磁场的磁感应强度为 0.5 T.
12/10/2021
第二十六页，共四十八页。
(1)求该线圈产生的交变(jiāo biàn)电流的电动势最大值、电流最大值分 别为多少?
解析:(1)交变电流电动势最大值为 Em=2NBlv=2NBlω l =NBSω= 2
12/10/2021
第一页，共四十八页。
[学习(xuéxí)目标]
1.会观察电流(或电压)的波形图,理解交变(jiāo biàn)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(wùlǐ) 含义.知道中性面的物理特点.
12/10/2021
第十八页，共四十八页。
(1)线圈通过甲位置(wèi zhi)时AB边产生的感应电动势为多大? (2)线圈通过乙位置时整个线圈中的感应电动势为多大? (3)若线圈有N匝,则线圈通过丙位置时整个线圈的感应电动势为多大?
答案(dá àn):(1)eAB=0.
(2)整个线圈中的感应电动势由 AB 和 CD 两部分组成,且 eAB=eCD=BL1vsin ωt=
12/10/2021
第二页，共四十八页。
课前预习 掌握 新知 (zhǎngwò)
知识(zhī shi)梳理
一、交变电流
1.交变电流: 大小 和
方向 随时间(shíjiān)做周期性变化的电流叫交变电
流,简称 交流电 . 2.直流: 方向 不随时间变化的电流称为直流.
大小和方都向不随时间变化的
电流叫恒定电流.
1 Ω,线圈绕OO′轴以 10π rad/s的角速度匀速转动,如图所示,垂直于线圈平面向里的 匀强磁场的磁感应强度为 0.5 T.
12/10/2021
第二十六页，共四十八页。
(1)求该线圈产生的交变(jiāo biàn)电流的电动势最大值、电流最大值分 别为多少?
解析:(1)交变电流电动势最大值为 Em=2NBlv=2NBlω l =NBSω= 2
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
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B
c
K L
A d
B
b
c
a
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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
人教版选修3-2 第五章 第1节 交变电流 课件(30张)
(2)线圈处于中性面位置时，穿过线圈Φ最大，但
ΔΦ Δt
＝0，e
＝0，i＝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．
3．两个特殊位置的对比分析
名称
中性面
中性面的垂面
位置
线圈平面与 线圈平面 磁场垂直 与磁场平行
磁通量
最大
零
磁通量的变化率
零
最大
感应电动势
零
最大
3．图象特点 (1)恒定电流的图象是一条与时间轴平行的直线． (2)交变电流的图象随时间做周期性变化，如图所示是正弦 式交变电流的图象．
1．当摇动如图所示的手摇交流发电机时，发现小灯泡闪 烁．此时流过小灯泡的电流是( )
A．交流电 C．恒定电流
B．直流电 D．涡流
解析：选A 交流电是指电流的方向发生变化的电流，直流 电的方向不变，而恒定电流的大小与方向均不变，涡流是感应 电流，而手摇交流发电机产生的是交流电，故A正确，B、C、D 错误．
B．线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次 C．线圈平面每经过中性面一次，感应电动势和感应电流的 方向都要改变一次 D．线圈转动一周，感应电动势和感应电流方向都要改变一 次
解析：选C 线圈转至中性面时，线圈平面垂直于磁感线， 磁通量最大，但磁通量的变化率、感应电动势、感应电流均为 零，电流方向恰好发生变化．因此，线圈在匀强磁场中转动产 生交变电流时，每经过中性面一次，感应电动势和感应电流的 方向都要改变一次，线圈每转动一周，两次经过中性面，感应 电动势和感应电流的方向都改变两次，所以C正确．
5．(多选)(2018·辽宁抚顺市检测)矩形线 圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线 圈中产生如图所示的交流电，则对应t1时刻 线圈的位置可能为下图中的( )
高中物理新课标版人教版选修3-2精品课件：5.0《交变电流》PPT课件(共121页)
1、线圈转动一周，多少次经过中性面? 电流方向改变多少次?
2、线圈转到什么位置时磁通量最大? 这时感应电动势是最大还是最小?
c(d)
O a(b)
3、线圈转到什么位置时磁通量最小? 这时感应电动势是最大还是最小?
中性面 线圈平面与磁感线垂直嘚位置叫做中性面
（1）线圈经过中性面时，穿过线圈嘚磁通量最大，但磁通量嘚变化率为零，线圈中嘚电动势为零
（1）周期： 交变电流完成一次周期性变化所需嘚时间。
（2）频率：一秒内完成周期性变化嘚次数。
（3）角频率(圆频率)：线圈在匀强磁场中转动嘚角速度。
（4）关系：
f 1 T
2 2f
T
一个周期内电流方向改变两次。
0.02
50
我国生产和生活用交流电嘚周期T＝_______s，频率f= _______Hz，角速度ω＝_______rad/s， 在1s内电流嘚方向变化_________１_次０。０π
e Em
0
t
t1 t2
t3 t4
-Em
5.2《描述交变电流 嘚物理量》
❖ （一）知识与技能
教 学目 标
❖ 1．理解什么是交变电流嘚峰值和有效值，知道它们之间嘚关系。
❖ 2．理解交变电流嘚周期、频率以及它们之间嘚关系。知道我国生产和生活用电嘚周期（频率）嘚 大小。
❖ （二）过程与方法
❖ 能应用数学工具描述和分析处理物理问题。
变
．
中性面
两次
课堂练习
４、线圈从中性面开始转动，角速度是ω，线圈中嘚感应电动势嘚峰值是Em，那么在任一时刻t感应电动势嘚瞬
时值e为
．若线圈电阻为Ｒ，则感应电流嘚瞬时值Ｉ为
．
e=Emsinωt
高中物理人教版选修3-2第五章交变电流第一节交变电流教学课件共26张PPT含多个视频(含flash插件)
小结： 一、交变电流的定义：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。
中性面：线圈平面经过与磁感线垂直的位置 二、交变电流的产生
瞬时值表达式推导 图象
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
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B
e
Em
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L
A
B
T/4
2T/4
3T/4
T
t
o
/2
π
π
3/2 π
2
ωt
π
四、交流电的图像
五、交变电流的种类
(1)正弦交流电 (2)示波器中的锯齿波扫描电压 (3)电子计算机中的矩形脉冲 (4)激光通信中的尖脉冲
过程分析
A(B)
B⊥S
Φ最大
E=0
I=0
中性面
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)
B∥S Φ=0 E最大
I最大
A(B)
D(C)
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)
B A(B)
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）
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．
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．
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)高中物理选修3-2课件：第5章 交变电流1
(3)Em＝nBSω，有 B＝nESmω＝25×16×150－4×100π T＝0.4
T.
答案：
(1)0
1 (2)6π
(3)0.4 T
物理 选修3-2
第五章 交变电流
学 基础导学
讲 要点例析
练 随堂演练
智能综合训练
图象的分析方法是： 一看：看“轴”、看“线”、看“斜率”、看“点”，并 理解其物理意义． 二变：掌握“图与图”、“图与式”和“图与物”之间的 变通关系． 三判：在此基础上进行正确的分析和判断．
学 基础导学
讲 要点例析
练 随堂演练
智能综合训练
正弦交变电流的产生过程
1．产生方法：闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴 匀速转动．
物理 选修3-2
第五章 交变电流
学 基础导学
2．过程分析，由图可知
讲 要点例析
练 随堂演练
智能综合训练
物理 选修3-2
第五章 交变电流
学 基础导学
讲 要点例析
练 随堂演练
中性面
中性面的垂直位置
图示
位置 磁通量 Φ 磁通量变化率 感应电动势 感应电流 电流方向
线圈平面与磁场垂直
__最__大___ ___零____ ___零____ ___零____ __改__变___
线圈平面与磁场平行 ___零____ __最__大___ __最__大___ __最__大___ __不__变___
物理 选修3-2
第五章 交变电流
学 基础导学
讲 要点例析
练 随堂演练
智能综合训练
求解交变电动势瞬时值的步骤： (1)确定线圈转动是从哪个位置开始计时． (2)确定表达式是正弦还是余弦． (3)确定线圈转动的角速度 ω 及线圈匝数 N、磁感应强度 B、 线圈面积 S 等． (4)求出峰值 Em＝NBSω，写出表达式，代入时间求瞬时值．
高二新人教版物理选修3-2课件5-1 交变电流
时值 u＝
Umsinωt
；电流的瞬时值 i＝
Imsinωt
；
2． 图象形式： 用正弦(或余弦)曲线表示交变电流随时 间的变化规律，如下图所示．
答案： ①电流方向发生改变 垂直磁场方向的轴匀速转动 ④是一条正弦 (或余弦 )曲线 和产生磁场的磁体组成 两类
②线圈在匀强磁场中绕
③ e＝ Emsinωt＝ NBSωsinωt ⑤由产生感应电动势的线圈
3．特点分析： ΔΦ ①线圈平面与中性面重合时，Φ 最大、 ＝ 0，e＝ 0、 Δt i＝ 0、电流改变方向； ②线圈平面与中性面垂直时(与平行面重合时 )， Φ＝ 0、 ΔΦ 最大、 e 最大、 i 最大、电流方向不变． Δt ③线圈平面转动一周，电流方向改变两次．
二、交变电流的规律分析 1．瞬时值表达式的推导 若线圈平面从中性面开始转动，如图所示，则经时间 t.
交变电流的变化规律和描述交变电流特征的物理量是 交变电流的基本知识，是这一部分的核心内容．交变电流 的产生是根据电磁感应知识引伸而来，起了承前启后的作 用．变压器是对交变电流知识和前面知识的扩展和应用， 又为后续将要学习的电磁振荡和电磁波等知识奠定了重要 的基础．
本章可分为三个单元：第一单元(第 1、2 节)讲授交流 电的产生和变化规律；讲授表征交变电流的物理量．第二 单元 (第 3 节)讲授电感和电容对交变电流的影响．第三单 元 (第 4、 5 节 )讲授变压器的工作原理和远距离输电．
本章的重点是交变电流的产生、变化规律和变压器的 工作原理， 难点是正弦交流电的描述及变压器的实际应用 .
学 法 指 导
为了学好本章知识， 首先要联系前面所学的电磁感应 的有关知识，理解交流电的产生和变化规律． 其次要比较交流电与直流电通过电阻、电感、电容器 等元件所表现出来的性质和特点．
人教版高二物理选修3-2 5.1交变电流 课件(共25张PPT)
5.1 交变电流
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甲
乙
丙
丁
戊
正弦交变电流的产生及变化规律 1.交流电产生过程中的两个特殊位置
图示 概念 中性面位置 与中性面垂直的位置
B⊥S
B∥S
Φ＝BS，最大
Φ＝0，最小
特点
e＝nΔΔΦt ＝0，最小
e＝nΔΔΦt ＝nBSω，最大
2.(2018·湖南邵阳二中月考)(多选)一正弦交流电的电压随时间 变化的规律如图12所示。由图可知( )
A.该交流电的电压瞬时值的表达式为 u＝100sin 25πt(V) B.该交流电的频率为 25 Hz C.该交流电的电压的有效值为 100 2 V D.若将该交流电压加在阻值 R＝100 Ω 的电阻两端，则电阻消耗的功率为 50 W
2.如图6所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，其转动轴 线OO′与磁感线垂直。已知匀强磁场的磁感应强度B＝1 T，线 圈所围面积S＝0.1 m2，转速12 r/min。若从中性面开始计时， 则线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式应为( )
A.e＝12πsin 120t(V) C.e＝0.04πsin 0.4圈匝数之比为4∶1，原线圈接入
一电压为U＝U0sinωt的交流电源，副线圈接一个R＝27.5 Ω的
负载电阻．若U0＝220 2 V，ω＝100π rad/s，则下述结论正
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乙
丙
丁
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正弦交变电流的产生及变化规律 1.交流电产生过程中的两个特殊位置
图示 概念 中性面位置 与中性面垂直的位置
B⊥S
B∥S
Φ＝BS，最大
Φ＝0，最小
特点
e＝nΔΔΦt ＝0，最小
e＝nΔΔΦt ＝nBSω，最大
2.(2018·湖南邵阳二中月考)(多选)一正弦交流电的电压随时间 变化的规律如图12所示。由图可知( )
A.该交流电的电压瞬时值的表达式为 u＝100sin 25πt(V) B.该交流电的频率为 25 Hz C.该交流电的电压的有效值为 100 2 V D.若将该交流电压加在阻值 R＝100 Ω 的电阻两端，则电阻消耗的功率为 50 W
2.如图6所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，其转动轴 线OO′与磁感线垂直。已知匀强磁场的磁感应强度B＝1 T，线 圈所围面积S＝0.1 m2，转速12 r/min。若从中性面开始计时， 则线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式应为( )
A.e＝12πsin 120t(V) C.e＝0.04πsin 0.4圈匝数之比为4∶1，原线圈接入
一电压为U＝U0sinωt的交流电源，副线圈接一个R＝27.5 Ω的
负载电阻．若U0＝220 2 V，ω＝100π rad/s，则下述结论正
高二上学期物理人教版选修3-2第五章第一节 交变电流课件
则经时间t
1、线圈与中性面的夹角是多少？ωt
23、、aabb边边的的速速度度是方多向大与？磁ω场L方2/2向夹角多
大？ ωt
4、 ab边产生感应电动势多大？
eab
BLv
BL1
L2 2
sin t
5、线圈中产生的感应电动势多大？
e请各2B小L1组 L讨22 论sin后t选代BS表回sin答t。
v2 v1
电流 i I m sin t 通过R时：
u iR，U m Im R.
四、交流电的图像
五、交变电流的种类
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
3、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。
5.1 交变电流
三峡水电站
• 1．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。
一、阅读课本 初步感知
➢阅读课本第一自然段，思考并回答： 恒定电流、直流电、交变电流的区别是什么？
判一判： 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 。
间t的变化如图所示,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的绝对值最大 D.每当e变换方向时，通过线圈的磁通量绝
对值最小
e
Em
0
t1 t2
t3 t4
t
-Em
1、线圈与中性面的夹角是多少？ωt
23、、aabb边边的的速速度度是方多向大与？磁ω场L方2/2向夹角多
大？ ωt
4、 ab边产生感应电动势多大？
eab
BLv
BL1
L2 2
sin t
5、线圈中产生的感应电动势多大？
e请各2B小L1组 L讨22 论sin后t选代BS表回sin答t。
v2 v1
电流 i I m sin t 通过R时：
u iR，U m Im R.
四、交流电的图像
五、交变电流的种类
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
3、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。
5.1 交变电流
三峡水电站
• 1．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。
一、阅读课本 初步感知
➢阅读课本第一自然段，思考并回答： 恒定电流、直流电、交变电流的区别是什么？
判一判： 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 。
间t的变化如图所示,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的绝对值最大 D.每当e变换方向时，通过线圈的磁通量绝
对值最小
e
Em
0
t1 t2
t3 t4
t
-Em
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。
-1-
1
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
即
=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
12/10/2021
第十八页，共二十三页。
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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D典例透析
IANLITOUXI
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=
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1
2
3
Z 知识梳理 Z重难聚焦
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D典例透析
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交变(jiāo biàn)电流
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1
交变(jiāo biàn)电流
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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
即
=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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(lèixín
g)一
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高中物理 第五章 第1节 交变电流课件 新人教版选修3-2
k·T/2(k＝0,1,2，…) k·T/4(k＝1,3,5，…)
线圈平面与磁场垂直 线圈平面与磁场平行
最大
零
零
最大
零
最大
改变
不变
ppt精选
17
[典例 3] 一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的交变电动势 的图象如图所示，则( )
A．交流电的频率是 4π Hz B．当 t＝0 时，线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大 C．当 t＝π s 时，e 有最大值 D．t＝32π s 时，e＝－10 V 最小，磁通量变化率最小
[答案]
(1)2NBl2ω
4N2B2l3ω (2) r＋R
ppt精选
24
[点评] 对于“发电机”模型问题，要明确导体(或线圈)在磁场中受外力作用 运动切割磁感线产生感应电流，感应电流在磁场中受安培力，阻碍导体切 割磁感线，外力需克服安培力做功，是其他形式的能转化为电能，且能量 转化满足能量守恒定律。
ppt精选
3
2．交变电流的产生原理和变化规律 (1)产生原理 ①条件：在匀强磁场中，矩形线圈绕垂直于磁场方向 的轴匀速转动； ②特殊位置特点 a．中性面：线圈平面与磁感线 垂直 ，线圈经过中性面时，感应电 动势、感应电流 为零 ，磁通量最大； b．与中性面垂直时：线圈的感应电动势、感应电流 最大 ，磁通量 为零； ③电流方向变化：线圈每经过中性面一次，感应电流的方向就改变 一次；线圈每转动一周，经过中性面 2 次，感应电流的方向改变 2 次。
[答案] B
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19
3．[多选]如图甲所示，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。若从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，
线圈中产生的交变电流按照图乙所示的余弦规律变化，则在 t＝2πω 时刻( )
人教版高中物理选修(3-2)第五章《交变电流》ppt章末整合课件
一二三
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=Emsinωt,i=Imsinωt。 (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=Emcosωt,i=Imcosωt。 4.研究交变电流通过导体截面的电荷量时,用平均值 交流电的平均值应根据E=n������������Φt 求解,在计算交流电路中通过某段导体 的电荷量时,应用平均值计算,即 q=������t。
但是当把电压加在 P、Q 两端时,电流只经过下面那个电阻,上面的电阻 中没有电流,M、P 两端也就没有电势差,即 M、P 两点的电势相等。所以当 P、Q 接 4 V 直流时,M、N 两端电压也是 4 V。
顺便指出,如果 M、N 或 P、Q 换成接交变电压,上述关系仍然成立,因 为在交流纯电阻电路中欧姆定律照样适用。
(5)0.99 J (6)0.087 C
一二三
专题二 解决变压器问题的几种思路
1.原理思路
变压器原线圈中磁通量发生变化,铁芯中������������Φt 相等。 2.电压思路
变压器原、副线圈的电压之比为U1
U2
=
nn12;当变压器有多个副线圈时,只
要绕在同一闭合铁芯上,任意两线圈之间总有UUQP
A.10 V,10 V B.10 V,4 V C.4 V,10 V D.10 V,0
一二三
解析:图甲是一个自耦变压器,当 A、B 作为输入端,C、D 作为输出端时, 是一个降压变压器,两边的电压之比等于两边线圈的匝数之比;当 C、D 作 为输入端,A、B 作为输出端时,是一个升压变压器,电压比也等于匝数比,所 以 C、D 接 4 V 交流时,A、B 间将得到 10 V 交流。图乙是一个分压电路, 当 M、N 作为输入端时,上下两个电阻上的电压跟它们的电阻的大小成正 比。
人教版高中物理(选修32)第五章同步教学课件：5.1交变电流 (共24张PPT)
感应电流为零
与
磁
磁通量为零
感 磁通量的变化率最大
线 平
感应电动势最大
行 感应电流最大
时
第五章 交变电流
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
2、交变电流(AC)
大小和方向都随时间做周期性变化的电流
1
下列表示交变电流的有（ ）
i
u
i
0
t0
i
e
0
t0
t
(D)
(E)
根据交变电流的定义分析，是否属于交变电流关键是看
电流方向是否发生变化，而不是看大小．
成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时
3
一台发电机在产生正弦式电流。如果发电机电动势的峰值为 Em=400V，线圈匀速转动的角速度为ω=314rad/s，试写出电动 势瞬时值的表达式。如果这个发电机的外电路只有电阻元件，总 电阻为2000Ω，电路中电流的峰值是多少？写出电流瞬时值的表 达式。
动？ 由a→b 丙转到丁呢？
由b→a
二、交变电流的产生 判断此位置有没有感应电流，方向怎么样？
N
N
b
c
V
a
a d
S
d
V
S
❖ 1、所有高尚教育的课程表里都不能没有各种形式的跳舞：用脚跳舞，用思想跳舞，用言语跳舞，不用说，还需用笔跳舞。 ❖ 2、一切真理要由学生自己获得，或由他们重新发现，至少由他们重建。 ❖ 3、教育始于母亲膝下，孩童耳听一言一语，均影响其性格的形成。 ❖ 4、好的教师是让学生发现真理，而不只是传授知识。 ❖ 5、数学教学要“淡化形式，注重实质.
（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．
人教版高中物理选修3-2 5.1交变电流公开课教学课件共24张PPT
u= Umsinωt .
③电流i随时间变化的规律:i= Imsinωt .
其中ω等于线圈转动的 角速度, Em=
N. BSω
e Em
0 -Em
i
Im
0
-Im
u
Um
0
-Um
Φ
Φm
0
t1
-Φm
t e Em sin t
t i Im sin t
t u Um sin t
思考：磁通量变化规律？
t
t2
t3 t4
三.交变电流的变化规律
在匀强磁场B中，矩形线圈AB边长为L1，BC边 长为L2，逆时针绕垂直于磁场的轴匀速转动，角 速度为ω，从中性面开始计时，经时间t，线圈 中的感应电动势是多少？
B
A C
D
L1
A
B
L2
C
D
v1
θ
θ
v
v2
问题（已知B 、L1 、L2 、ω、 t ）
①线圈与中性面的夹角是多少？θ=ωt ②ab边速度方向与磁场方向夹角多大？ π-θ ③ab边的速度是多少？ v=ωL2/2
中性面:线圈平面与 磁感线垂直的位置
B A
C D
①线圈通过中性面瞬间不切割磁感线，感应电动势、 感应电流为零。 ②中性面位置磁通量最大，磁通量的变化率等于０。
③每当线圈经过中性面一次，感应电流方向就改变一次。
【例2】一矩形线圈在匀强磁场中匀速转 动，当线圈通过中性面时( B )
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．通过线圈的磁通量变化率达到最大值 D．线圈中的电动势达到最大值
D
产
生
B
电
A
人教版高中物理选修3-2 5.1交变电流课件(共20张PPT)
无论哪种发电机，转动的部分叫转子，不动的部 分叫定子.
人教版高中物理选修3-2 5.1交变电流课件（共20张PPT）
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3、一矩形线圈,绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面的固定
轴转动,线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图所示,下面说法
中正确的是 C 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的绝对值最大 D.每当e变换方向时，通过线圈的磁通量绝对值最小
人教版高中物理选修3-2 5.1交变电流课件（共20张PPT）
1、在线圈由甲转到乙的过程中，AB边中电流向哪个方
ＢＡ 向流动？（ＡＢ要向下运动，安培力阻碍它，向上）
2、在线圈由丙转到丁的过程中，AB边中电流向哪个方
向流动？ ＡＢ
3、当线圈转到什么位置时线圈中没有电流，转到什么 位置时线圈中电流最大? 中性面甲丙， 乙丁
Em为最大值，其实也就是法拉第
n
ＢＬＶ
e=法拉第最大sinωt （瞬时电动势）
人教版高中物理选修3-2 5.1交变电流课件（共20张PPT）
人教版高中物理选修3-2 5.1交变电流课件（共20张PPT）
关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，以下说
法中正确的是 （ ） C 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
B．线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次 C．线圈平面经过中性面一次，感应电动势和感应电 流的方向都要改变一次 D．线圈转动一周，感应电动势和感应电流方向都要 改变一次
人教版高中物理选修3-2 5.1交变电流课件（共20张PPT）
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3、一矩形线圈,绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面的固定
轴转动,线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图所示,下面说法
中正确的是 C 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的绝对值最大 D.每当e变换方向时，通过线圈的磁通量绝对值最小
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1、在线圈由甲转到乙的过程中，AB边中电流向哪个方
ＢＡ 向流动？（ＡＢ要向下运动，安培力阻碍它，向上）
2、在线圈由丙转到丁的过程中，AB边中电流向哪个方
向流动？ ＡＢ
3、当线圈转到什么位置时线圈中没有电流，转到什么 位置时线圈中电流最大? 中性面甲丙， 乙丁
Em为最大值，其实也就是法拉第
n
ＢＬＶ
e=法拉第最大sinωt （瞬时电动势）
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关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，以下说
法中正确的是 （ ） C 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
B．线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次 C．线圈平面经过中性面一次，感应电动势和感应电 流的方向都要改变一次 D．线圈转动一周，感应电动势和感应电流方向都要 改变一次
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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
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e=Emsinωt
i=Imsinωt
Em=NBSω叫电动势的最大值（峰值）
Im=Em/R+r 叫电流的最大值（峰值）
电流通过R时： u iR，U m I m R.
u=Umsinωt
高二 ·新课标版 ·物理
Um=ImR
叫电压的最大值（峰值）
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3、一矩形线圈,绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面的固定 轴转动,线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图所示,下面说法 中正确的是 C 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的绝对值最大 D.每当e变换方向时，通过线圈的磁通量绝对值最小
下说法中正确的是 （
） C
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
B．线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次
C．线圈平面经过中性面一次，感应电动势和感应电
流的方向都要改变一次 D．线圈转动一周，感应电动势和感应电流方向都要 改变一次
高二 ·新课标版 ·物理 河北省承德市第二中学
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高二 ·新课标版 ·物理
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新课导入
公路旁、旷野上，坚实的钢架拖着、吊着粗大的金属线 ，仿佛由天际而来，向天际而去
这些由发电厂，变电站而来的输电线，将电能输送到城
市、农村，工厂，输送到千家万户更输送进了我们的课堂。 电与我们的生活联系变得越来越紧密，为人类的发展和社会 的进步做着重要的贡献。 那么来自发电厂的电有什么特性？这些电是如何产生 的呢？它们又遵循什么样的规律呢？
探究思考
1、线圈转动一周电流方向改变几次？两次
电流方向改变在 什么位置？
中性面
2、线圈转到什么位置时磁通量最大？这时感应电动势是最 大还是最小？ 中性面 最小
3、线圈转到什么位置时磁通量最小？ 垂直中性面 这时感应电动势是最大还是最小？ 最大
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四、交流电的图像
一匝线圈产生的电动势 e N匝线圈产生的电动势
高二 ·新课标版 ·物理
BS sin t
e NBS sin t
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由
e NB L1 L2 sin t =NBSωsin t
瞬时值e
峰值 Em NBL1 L2
E m sin t
交变电流的变化规律
解：电动势瞬时值的表达式为： e E sin t 400sin100 t m
电流峰值为： 电流瞬时值的表达式为：
Em Im 0.2 A R
i I m sin t 0.2sin100 t
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小结
1、交变电流定义（AC）：方向随时间作周期性变化的电流。方向 不随时间变化的电流为直流电（DC）。 2、垂直磁场方向的平面叫做中性面。 3、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
AB、CD宽L1，AD、BC长L2
V
B A D C
A D
V
B
线圈与磁场平行时Φ 最小，但线圈中 的电动势最大.
高二 ·新课标版 ·物理
线圈与磁场垂直时Φ最大，但线圈中的电动 势最小为零.
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A(B)
θ
v
B
D(C)
AB、CD长L1，AD、BC宽L2
则AB边电动势与DC边电动势大小相等，方向在回路相同
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初识交变电流 连接示教电流 计观察指针在 零位置两侧摆 动说明不但电 流大小改变， 而且方向也在 改变
那么交变电流是如何产生的呢？
高二 ·新课标版 ·物理
手摇发电机
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二、交变电流的产生
交 流 发 电 机 模 型
同学们思考当线圈转动时电流大小会不 会发生变化？电流方向是否改变呢？
（1）电动势按正弦规律变化 （2）电流按正弦规律变化
e Em sin t
成立条件： 转轴垂直匀强磁in t
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四、交流电的图像
B
A C D A
B
D
C
甲
C D B A
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乙
C D A B
丙
丁
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高二 ·新课标版 ·物理
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1 交 变 电 流
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一、学 习 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．理解交变电流的瞬时值，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
高二 ·新课标版 ·物理
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二、重点和难点
1．重点： 交变电流产生的过程分析
2．难点： 交变电流的变化规律及应用
高二 ·新课标版 ·物理
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交变电流
直流---方向不随时间变化的电流如：电池 提供的电流如：
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 如：家庭电路中的电流
高二 ·新课标版 ·物理
e
Em
0
-Em
高二 ·新课标版 ·物理
t1 t2
t3 t4
t
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4、一台发电机在产生正弦式电流。如果发电机电动势的峰值为 Em=400V，线圈匀速转动的角速度为ω=100πrad/s ，试写出电动 势瞬时值的表达式。如果这个发电机的外电路只有电阻元件，总电 阻为2000Ω，电路中电流的峰值是多少？写出电流瞬时值的表达式。
e
Em
T/4 2T/4 3T/4 3π/2 T 2π
t
ωt
o
π/2
π
Im
i
0
t
-Im
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五、课堂提高
1、下列表示交变电流的有（ CE ）
i
0
u
i t (B)
e
t
t (A)
0
0
t (C)
i
0
0
t (E)
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(D)
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2、关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，以
高二 ·新课标版 ·物理 河北省承德市第二中学
为了能更方便地说明问题，我们将立体图转化为 平面图来分析 A
B A C
D
B
D 中性面:线圈平面与磁感线垂直的位置.此位置各边不
切割故呈电中性所以叫中性面 特点：线圈经过中性面时，Φ最大，但线圈中电动势为0.
高二 ·新课标版 ·物理 河北省承德市第二中学
知识回顾
思考1、电磁感应现象发生的条件是什么？
磁通量发生变化。
2、计算感应电动势有哪些基本表达式？ 感应电动势计算遵循什么定律？ En E BLV sin t 3、感应电流的磁场方向与原磁通量方向之间有何关 系？
增反减同
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