甘肃省天水市太京中学高二物理选修交变电流复习课件
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高二物理人教版选择性必修第二册教学课件《交变电流》
第三章 交变电流
第一节 认识交变电流
目录
一．观察交变电流的图像
二．交变电流的产生
三．用公式描述交变电流
四．小结及作业
一
观察交变电流的图像
• 几个概念
• 直流
•
•
•
方向不随时间变化的电流称为直流
符号：DC、−
实例：电池供电
• 交变电流
•
•
•
•
大小和方向随时间做周期性变化的电流称为交变电流
简称：交流
周的时间里电流方向变化的次数
• 参考答案：B
擦轮.如图乙所示，当车轮转动时，因摩擦而带动摩擦轮转动，从而使线圈在
磁场中转动而产生电流给车头灯泡供电.下列说法正确的是（
）
A. 自行车匀速行驶时线圈中产生的是交流电
B. 自行车的速度加倍，线圈中交变电流的周期加倍
C. 小灯泡亮度与自行车的行驶速度无关
D. 知道摩擦轮和后轮的半径，就可以知道后轮转一
）
A. 、 时刻通过线圈的磁通量变化率最大
B. 、 时刻线圈中感应电流方向改变
C. 、 时刻线圈中磁通量最大
D. 、 时刻线圈中感应电动势最小
• 参考答案：B
例题
• 例6 如图所示，在磁感应强度为的匀强磁场中，有一个面积为的矩形
线圈绕垂直于磁感线的对称轴′以角速度匀速转动。则
由该表达式可推知的物理量有（
）
A. 匀强磁场的磁感应强度
B. 线圈的面积
C. 穿过线圈的磁通量的最大值
D. 线圈转动的角速度
• 参考答案：CD
例题
• 例13 （多选）有一种自行车，它有能向自行车车头灯泡供电的小型发电
机，其原理示意图如图甲所示；图中、是一对固定的磁极，磁极间有一固
第一节 认识交变电流
目录
一．观察交变电流的图像
二．交变电流的产生
三．用公式描述交变电流
四．小结及作业
一
观察交变电流的图像
• 几个概念
• 直流
•
•
•
方向不随时间变化的电流称为直流
符号：DC、−
实例：电池供电
• 交变电流
•
•
•
•
大小和方向随时间做周期性变化的电流称为交变电流
简称：交流
周的时间里电流方向变化的次数
• 参考答案：B
擦轮.如图乙所示，当车轮转动时，因摩擦而带动摩擦轮转动，从而使线圈在
磁场中转动而产生电流给车头灯泡供电.下列说法正确的是（
）
A. 自行车匀速行驶时线圈中产生的是交流电
B. 自行车的速度加倍，线圈中交变电流的周期加倍
C. 小灯泡亮度与自行车的行驶速度无关
D. 知道摩擦轮和后轮的半径，就可以知道后轮转一
）
A. 、 时刻通过线圈的磁通量变化率最大
B. 、 时刻线圈中感应电流方向改变
C. 、 时刻线圈中磁通量最大
D. 、 时刻线圈中感应电动势最小
• 参考答案：B
例题
• 例6 如图所示，在磁感应强度为的匀强磁场中，有一个面积为的矩形
线圈绕垂直于磁感线的对称轴′以角速度匀速转动。则
由该表达式可推知的物理量有（
）
A. 匀强磁场的磁感应强度
B. 线圈的面积
C. 穿过线圈的磁通量的最大值
D. 线圈转动的角速度
• 参考答案：CD
例题
• 例13 （多选）有一种自行车，它有能向自行车车头灯泡供电的小型发电
机，其原理示意图如图甲所示；图中、是一对固定的磁极，磁极间有一固
交变电流课件—高二下学期物理人教版选择性必修第二册
自感现象中产生的电动势叫自感电动势。
解这析种:大选小B。和方向都随通时间过做周换期性向变化器电流和，叫电做交刷变电，流。流过R的方向一直是A→R→B。
(1)线圈处于中性面位置时,穿过线圈的Φ_____,但线圈中的电流为___。
上节课我们学习了互感现象，自感现象以及自感系数，知道了当一个线圈中电流变化，在另一个线圈中产生感应电动势的现象，称为互感。
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。
演示：将手摇发电机模型与小灯泡组成闭合电路。
线圈在磁场中匀速转动时,在电路中产生呈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。
A项中线圈磁通量始终为零,没有感应电流。
这两种波形各有什么特点？
线圈在磁场中匀速转动时,在电路中产生呈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。
线圈转动两周,电流的方向改变2次
解析:C 0 s时,线圈产生的感应电动势为零
自感现象中产生的电动势叫自感电动势。
线圈转动时产生的是交变电流，大小不断变化，但由于
情境导入
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? 故选项B、C、D正确。
线圈在磁场中匀速转动时,在电路中产生呈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。
3、中性面——线圈平面与磁感线_____时的位置。
解析:C 线圈转动时产生的是交变电流，大小不断变化，但由于通过换向器和电刷，流过R的方向一直是A→R→B。
高中物理第五章交变电流1交变电流课件选修32高二选修32物理课件_00001
第三十四页，共七十三页。
规律二 交变电流的瞬时值和平均值的求解 1．瞬时值表达式 e＝nBSωsinωt，电动势的峰值 Em＝nBSω＝nΦmω，与线 圈的形状及转轴位置无关． 2．概念深化 (1)若线圈从中性面开始计时，e＝Emsinωt.若线圈从位于与 中性面垂直的位置开始计时，e＝Emcosωt，所用瞬时值表达式 与开始计时的位置有关．
中性面
中性面的垂直面
图示
位置 磁通量 磁通量的变化率 感应电动势 感应电流 电流方向
12/13/2021
线圈平面与磁场垂直 最大 零 零 零 改变
第十七页，共七十三页。
线圈平面与磁场平行 零 最大 最大 最大 不变
三、交变电流的图象 1．正弦交流电图象(可用示波器观察 到) 若 n 匝面积为 S 的线圈以角速度 ω 绕 垂直于磁场方向的轴匀速转动，从中性面 开始计时，其函数形式为 e＝nBSωsinωt， 用 Em＝nBSω 表示电动势最大值，则有 e ＝Emsinωt.其电流大小为 i＝Re ＝ERmsinωt ＝Imsinωt.对应的图象如图所示．
场的转轴旋转，会产生正弦或余弦交流电．与转轴的位置和线圈
的形状无关．
12/13/2021
第二十页，共七十三页。
【教材延伸】 (1)交变电流感应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 共同决定，与线圈的形状无关， 与转轴的位置无关，如图所示的几种情况，若 N、B、S、ω 相同， 则感应电动势的最大值相同．
12/13/2021
第十八页，共七十三页。
ΔΦ 2．如果线圈绕垂直于磁场的转轴旋转，能不能用 E＝n Δt 推 导交变电流电动势的瞬时表达式？
可以，因为现在高中加入了导数的知 识，那么用到导数的知识很容易就推出交变电 流电动势的瞬时表达式了．我们还是假设线圈 从中性面开始以恒定角速度 ω 在匀强磁场里旋转，线圈的轴与磁 场垂直，但并没有在 ad 的中心．此时的磁通量为 Φ＝BS，S 为 线圈面积，线圈也可以不是矩形．经过时间 t 线圈转过的角度为 ωt，则此时的磁通量为 Φ1＝BScosωt.
高中物理 第五章 交变电流 5.1 交变电流课件2高二选修32物理课件
果n、B、ω、S均相同，则感
应电动势的峰值均为Em＝nBSω.
12/10/2021
第十八页，共三十八页。
图4
3.正弦交变电流的瞬时值表达式
(1)从中性面位置(wèi zhi)开始计时 e＝Emsin ωt，i＝Imsin ωt，u＝Umsin ωt
(2)从与中性面垂直的位置开始计时
e＝Emcos ωt，i＝Imcos ωt，u＝Umcos ωt.
答案 线圈转到乙或丁位置时线圈中的电流最大.
线圈转到甲或丙位置时线圈中电流最小，为零，此时线圈所处(suǒ chǔ)的平面称
为中性面. 12/10/2021
第十二页，共三十八页。
答案(dá
[知识深化] 两个特殊位置
1.中性面(S⊥B位置，如图2中的甲、丙)
线圈平面与磁场垂直的位置，此时(cǐ shí)Φ最大，ΔΦ为0，e为0，i为0. 线圈经过中性面时，电流方向发生改变，线圈转Δ一t 圈电流方向改变两次.
答案(dáàn) e＝50sin 10πt (V)
解析 线圈转速n＝300 r/min＝5 r/s，
角速度ω＝2πn＝10π rad/s，
线圈产生的感应电动势最大值Em＝NBSω＝50 V， 由此得到的感应电动势瞬时值表达式为
e＝E sin 12/10/2021 m
ωt＝50sin
10πt
(V).
第二十页，共三十八页。
10 cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈总电阻r＝1 Ω，线圈绕垂直于磁感线的 轴OO′匀速转动，角速度ω＝2π rad/s，外电路电阻R＝4 Ω.求：
(1)转动(zhuàn dòng)过程中线圈中感应电动势的最大值.
答案 2 2 V
解析 设转动过程中感应电动势的最大值为Em，
应电动势的峰值均为Em＝nBSω.
12/10/2021
第十八页，共三十八页。
图4
3.正弦交变电流的瞬时值表达式
(1)从中性面位置(wèi zhi)开始计时 e＝Emsin ωt，i＝Imsin ωt，u＝Umsin ωt
(2)从与中性面垂直的位置开始计时
e＝Emcos ωt，i＝Imcos ωt，u＝Umcos ωt.
答案 线圈转到乙或丁位置时线圈中的电流最大.
线圈转到甲或丙位置时线圈中电流最小，为零，此时线圈所处(suǒ chǔ)的平面称
为中性面. 12/10/2021
第十二页，共三十八页。
答案(dá
[知识深化] 两个特殊位置
1.中性面(S⊥B位置，如图2中的甲、丙)
线圈平面与磁场垂直的位置，此时(cǐ shí)Φ最大，ΔΦ为0，e为0，i为0. 线圈经过中性面时，电流方向发生改变，线圈转Δ一t 圈电流方向改变两次.
答案(dáàn) e＝50sin 10πt (V)
解析 线圈转速n＝300 r/min＝5 r/s，
角速度ω＝2πn＝10π rad/s，
线圈产生的感应电动势最大值Em＝NBSω＝50 V， 由此得到的感应电动势瞬时值表达式为
e＝E sin 12/10/2021 m
ωt＝50sin
10πt
(V).
第二十页，共三十八页。
10 cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈总电阻r＝1 Ω，线圈绕垂直于磁感线的 轴OO′匀速转动，角速度ω＝2π rad/s，外电路电阻R＝4 Ω.求：
(1)转动(zhuàn dòng)过程中线圈中感应电动势的最大值.
答案 2 2 V
解析 设转动过程中感应电动势的最大值为Em，
高中物理选修课件第章交变电流
远距离输电面临问题与挑战
输电损耗
在远距离输电过程中，电流通过 导线会产生热量，导致能量损耗
，降低输电效率。
电压降低
长距离输电时，导线上的电阻会导 致电压逐渐降低，影响用电设备的 正常运行。
稳定性问题
远距离输电系统容易受到各种干扰 因素的影响，如天气变化、设备故 障等，导致系统稳定性下降。
高压输电技术原理及优势
05
日常生活中交变电流应用实例分 析
家庭用电安全注意事项
安全用电原则
不接触低压带电体，不靠近高压 带电体。
安全色标
采用黄色、黑色和红色等易于引 起注意的色标，如黄色表示注意
危险，禁止进入等。
安全距离
在电力设施周围设置安全距离， 防止人员误触造成电击事故。
照明设备中节能灯原理及优缺点比较
节能灯原理
电流大小与电压成正比
根据欧姆定律，交变电流的大小与电 压成正比，与电阻成反比。
电感对交变电流阻碍作用
01
02
03
感抗
电感对交变电流有阻碍作 用，称为感抗。感抗的大 小与电感量和交变电流的 频率成正比。
相位差
电感会使交变电流的相位 滞后于电压的相位，产生 相位差。
储能元件
电感是一种储能元件，它 能够将电能转换为磁场能 并储存起来。
通过高频电子镇流器将50Hz的工频交流电转换为 高频交流电，再驱动荧光灯管发光。
优点
光效高、寿命长、节能环保，比传统白炽灯节能 80%以上。
缺点
价格相对较高，启动时需要较高的电压，且存在 频闪和电磁辐射等问题。
家用电器中微波炉加热原理探讨
微波炉加热原理
利用微波的高频振动使食物分子产生摩擦热而实现加热。
高中物理选修交流电交变电流复习PPT课件
A组能力训练题2 2、一只标有“220V，100W”的灯泡接在
u=311sin314t V的交流电源上，则（ AD ） A. 该灯泡能正常发光 B. 与灯泡串联的电流表读数为0.64A C. 与灯泡并联的电压表读数为311V D. 通过灯泡的电流i=0.64sin314t A
A组能力训练题3 3、矩形线圈长为a，宽为b，在匀强磁场中以角速度ω 绕中心轴匀速转动。设t=0时线圈平面与磁场平行， 匀强磁场的磁感应强度为B，则线圈中感应电动势的 即时值为（ D ）
b
d B
c
（1）求产生感应电动势的最大值； （2）若从图示位置开始计时，写出 感应电流随时间变化的函数表达式；
O RVA
（3）交流电压表和交流电流表的示数各为多少？
（4）发电机的功率为多少？
（5）从图示位置起，转过90°过程中，平均电动势多大
？通过线框截面电量多大？
（6）从图示位置起，转过90°过程中，外力做功多少？
A
u
VR
A组能力训练题5
5、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
e
电动势e随时间t的变化如图所 O
示.下面说法中正确的是:（ D ）
t1 t2 t3 t4
t
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e变换方向时，通过线圈的磁通量绝对值都为最 大
由题中条件得1s内水做功
W =ρq tgh=5×104 J 发电机的输出功率： P输出=ηW/t=2.5×104W
升压变压器的输入电流（即原线圈电流）为： I1PU 输 1 出 ＝2.5315400A＝ 7.14A
交变电流课件高二上学期物理人教版选择性必修二册
试着利用所学过的法拉第电磁感应定律来描述交变电流的变化规律
三、描述交变电流的变化规律
设t＝0 时线圈刚好转到 中性面（如甲图）位 置，此时导线AB的速度方向刚好与磁 感线 平行，因此感应电动势为0。设线圈旋转的 角速度为 ω，AB 和 CD 的长度为l，AD 和 BC 的长度为d，则经过时 间t，线框转过的 角度θ ＝ωt
旋转电枢式发电机转子产生的电流，必须像图3.1-3 那样经过裸露的滑环 和电刷引到外电路，如果电压很高，可 能发生火花放电，滑环和电刷很 快会烧坏。同时，转动的 电枢无法做得很大，线圈匝数也不可能很多， 所以产生的 感应电动势也不能很高。这种发电机输出的电压一般不超 过500 V。
旋转磁极式发电机克服了上述缺点，能够产生几 千伏到几万伏的电压，输出功率可达几百兆瓦。 所以，大 多数发电机是旋转磁极式的。
AB边的感应电动势是多少？
三、描述交变电流的变化规律
三、描述交变电流的变化规律
设t＝0 时线圈刚好转到 中性面（如甲图）位 置，此时导线AB的速度方向刚好与磁 感线 平行，因此感应电动势为0。设线圈旋转的 角速度为 ω，AB 和 CD 的长度为l，AD 和 BC 的长度为d，则经过时 间t，线框转过的 角度θ ＝ωt
利用学过的电磁感应现象，试着分析交变电流是如何产生的呢？
二、 交变电流的产生
以上是交流发电机的示意图。装置中两磁极之间产生的磁场可近似为匀 强磁场，为了便于观察，图中只画出了其中的一匝线圈。线圈AB 边连在 金属滑环K 上，CD 边连在滑环 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。
三、描述交变电流的变化规律
这种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（sinusoidal current）
三、描述交变电流的变化规律
设t＝0 时线圈刚好转到 中性面（如甲图）位 置，此时导线AB的速度方向刚好与磁 感线 平行，因此感应电动势为0。设线圈旋转的 角速度为 ω，AB 和 CD 的长度为l，AD 和 BC 的长度为d，则经过时 间t，线框转过的 角度θ ＝ωt
旋转电枢式发电机转子产生的电流，必须像图3.1-3 那样经过裸露的滑环 和电刷引到外电路，如果电压很高，可 能发生火花放电，滑环和电刷很 快会烧坏。同时，转动的 电枢无法做得很大，线圈匝数也不可能很多， 所以产生的 感应电动势也不能很高。这种发电机输出的电压一般不超 过500 V。
旋转磁极式发电机克服了上述缺点，能够产生几 千伏到几万伏的电压，输出功率可达几百兆瓦。 所以，大 多数发电机是旋转磁极式的。
AB边的感应电动势是多少？
三、描述交变电流的变化规律
三、描述交变电流的变化规律
设t＝0 时线圈刚好转到 中性面（如甲图）位 置，此时导线AB的速度方向刚好与磁 感线 平行，因此感应电动势为0。设线圈旋转的 角速度为 ω，AB 和 CD 的长度为l，AD 和 BC 的长度为d，则经过时 间t，线框转过的 角度θ ＝ωt
利用学过的电磁感应现象，试着分析交变电流是如何产生的呢？
二、 交变电流的产生
以上是交流发电机的示意图。装置中两磁极之间产生的磁场可近似为匀 强磁场，为了便于观察，图中只画出了其中的一匝线圈。线圈AB 边连在 金属滑环K 上，CD 边连在滑环 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。
三、描述交变电流的变化规律
这种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（sinusoidal current）
人教版高中物理选修二《交变电流章末复习》ppt课件(1)
四、电能的输送
1. 远距离输电问题的“三二一” (1)理清三个回路．
四、电能的输送
输电过程的电路被划分为三个独立的回路，即电源回路、输送回路和用户 回路． 在每个回路中，变压器的原线圈是回路的用电器，而相应的副线圈是下一 个回路的电源，每个回路均可应用闭合电路欧姆定律、串并联电路的规律， 而变压器的电压、电流、功率关系则是联系不同回路的桥梁．
一、交变电流的产生及变化规律
【答案】： AD
【解析】： 由Φ t 图可知，t＝0 时，Φ＝0，则线圈平面平行于磁感线，选项 A 正确；t ＝1 s 时Φ＝0，此时线圈平面平行于磁感线，线圈中的电流方向不变，电动势最大，t＝0.5 s 和 t＝1.5 s 时，Φ最大，此时电动势为 0，电流改变方向，选项 B、C 错误；交流电电动 势的最大值 Em＝nBSω＝nΦm2π T ＝4π V，有效值 E＝ 22Em＝2 2π V，一个周期内线圈产生 的热量 Q＝E2·T＝8π2 J，D 正确。
峰值 交变电流的电流或电压所能达到的_____最_大__值 让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在一个周期内产生
有效值 的___热__量___相等，就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值 交变电流图象中波形与横轴所围面积跟时间的比值，其数值可以
平均值 用 E＝nΔΔΦt 计算
一、交变电流的产生及变化规律
一、交变电流的产生及变化规律
2. 正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)
物理量
函数表达式
图象
磁通量 Φ＝Φmcos ωt＝_B__S_c_o_s_ω__t ____
电动势 e＝Emsin ωt＝__n_B_S_ω__si_n__ω_t__
一、交变电流的产生及变化规律
高中物理新课标版人教版选修精品课件《交变电流》PPT课件(与“电流”有关文档共20张)
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
第5页，共20页。
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？
第6页，共20页。
将立体图转化为平面图
第7页，共20页。
以线圈经过中性面开始计时，切割边L1，另一边L2,推导任意时刻t线圈中的感应电动势（演示 ） 线圈转到什么位置，电流最大？ （4）线圈转到什么位置，电流最小（没有电流）？ 2、电流按正弦规律变化 （2）大小变化规律----按正弦规律变化：（能画出瞬时线速度分解图） e=Emsinωt Em=NBSω叫电动势的最大值（峰值） （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． Em为电动势的最大值（峰值）NBSω 转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时 u=Umsinωt Um=ImR 叫电压的最大值（峰值） 三、交变电流的变化规律 ab边 cd边 中性面：垂直磁场方向的平面． 3、电压按正弦规律变化
第9页，共20页。
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)
第10页，共20页。
B⊥S Φ最大
V // B E=0 I=0
中性面
B∥S Φ=0 V⊥B E、I最大
感应电流方向b到a
第11页，共20页。
（3）在线圈由甲转到乙的过程中，AB边中电流向哪个方向流
动？
由a→丙b转到丁呢？
由b→a
（4）线圈转到什么位置，电流最小（没有电流）？
线圈转到什么位置，电流最大？ 线圈转到甲、丙位置时线圈中没有电流；
高中物理 第5章 交变电流 第1节 交变电流课件2高二选修32物理课件
ABCD
DCBA DCBA
第九页，共二十九页。
2．中性面
(1)中性面——线圈平面与磁感线垂直的位置．
(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．
12/9/2021
第十页，共二十九页。
3．两个特殊位置的对比分析
12/9/2021
第二十四页，共二十九页。
解析：选D A、C时刻感应电流最大，线圈位置与中性面
垂直，B、D时刻感应电流为零，线圈在中性面，此时磁通量最
大．从A时刻到D时刻线圈转过角度为
3π 2
.若从O时刻到D时刻经
过0.02 s，即线圈转动一周用时0.02 s，且在这个时间内电流方向
改变2次，则在1
C、D正确．
12/9/2021
第十二页，共二十九页。
4．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
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
12/9/2021
第十九页，共二十九页。
3．交变电流的图象及应用 (1)交变电流的图象
12/9/2021
第二十页，共二十九页。
(2)从图象中可以解读到以下信息 ①交变电流的最大值Im、Em、Um、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．
DCBA DCBA
第九页，共二十九页。
2．中性面
(1)中性面——线圈平面与磁感线垂直的位置．
(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．
12/9/2021
第十页，共二十九页。
3．两个特殊位置的对比分析
12/9/2021
第二十四页，共二十九页。
解析：选D A、C时刻感应电流最大，线圈位置与中性面
垂直，B、D时刻感应电流为零，线圈在中性面，此时磁通量最
大．从A时刻到D时刻线圈转过角度为
3π 2
.若从O时刻到D时刻经
过0.02 s，即线圈转动一周用时0.02 s，且在这个时间内电流方向
改变2次，则在1
C、D正确．
12/9/2021
第十二页，共二十九页。
4．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
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
12/9/2021
第十九页，共二十九页。
3．交变电流的图象及应用 (1)交变电流的图象
12/9/2021
第二十页，共二十九页。
(2)从图象中可以解读到以下信息 ①交变电流的最大值Im、Em、Um、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．
高中物理第二章交变电流第1节交变电流课件教科选修32教科高二选修32物理课件
平均电动势既不是最大感应电动势的一半，也不等于历时一 半时间的瞬时电动势，必须由法拉第电磁感应定律求解．
12/10/2021
第二十九页，共三十七页。
2.交流发电机在工作时电动势 e＝Emsin ωt， 若将发电机的转速提高一倍，同时将线圈面积减小一半，其
他条件不变，则其电动势变为( )
A．e′＝Emsinω2t
第七页，共三十七页。
函数 瞬时电压：u＝__U__m_si_n__ω_t___
图像
瞬时电流：i＝___Im_s_i_n_ω__t___
上面表达式中 Em、Um、Im 分别是电动势、电压、电流的最大 值，而 e、u、i 分别是这几个量的__瞬__时__值，此正弦交流电峰 值(最大值)的表达式为 Em＝___N_B_S_ω____，从表格中的图像来看 是从线圈处于_中__性__面___开始计时的．
(2)由 t＝0
12/10/2021
至
t＝T4过程中的电动势平均值．
第二十七页，共三十七页。
[思路点拨] 求电动势平均值时，必须由法拉第电磁感应定 律求解． [解析] (1)感应电动势的瞬时值 e＝nBSωsin ωt， 由题可知， S＝a－b·－bc＝0.2×0.5 m2＝0.1 m2 Em＝nBSω＝100×0.1×0.1×100π V＝314 V 所以 e＝314sin 100πt V.
12/10/2021
第八页，共三十七页。
2．某电路中电流随时间的变化图像如图所示，结合交变电流 的概念想一下，这是交变电流吗？为什么？
提示：不是，因为此电流的方向不随时间变化，它是直流电．
12/10/2021
第九页，共三十七页。
磁场中的两个特殊位置
图示
概念
12/10/2021
第二十九页，共三十七页。
2.交流发电机在工作时电动势 e＝Emsin ωt， 若将发电机的转速提高一倍，同时将线圈面积减小一半，其
他条件不变，则其电动势变为( )
A．e′＝Emsinω2t
第七页，共三十七页。
函数 瞬时电压：u＝__U__m_si_n__ω_t___
图像
瞬时电流：i＝___Im_s_i_n_ω__t___
上面表达式中 Em、Um、Im 分别是电动势、电压、电流的最大 值，而 e、u、i 分别是这几个量的__瞬__时__值，此正弦交流电峰 值(最大值)的表达式为 Em＝___N_B_S_ω____，从表格中的图像来看 是从线圈处于_中__性__面___开始计时的．
(2)由 t＝0
12/10/2021
至
t＝T4过程中的电动势平均值．
第二十七页，共三十七页。
[思路点拨] 求电动势平均值时，必须由法拉第电磁感应定 律求解． [解析] (1)感应电动势的瞬时值 e＝nBSωsin ωt， 由题可知， S＝a－b·－bc＝0.2×0.5 m2＝0.1 m2 Em＝nBSω＝100×0.1×0.1×100π V＝314 V 所以 e＝314sin 100πt V.
12/10/2021
第八页，共三十七页。
2．某电路中电流随时间的变化图像如图所示，结合交变电流 的概念想一下，这是交变电流吗？为什么？
提示：不是，因为此电流的方向不随时间变化，它是直流电．
12/10/2021
第九页，共三十七页。
磁场中的两个特殊位置
图示
概念
高中物理 第5章 交变电流 5.1 交变电流课件2高二选修32物理课件
第三十三页，共五十一页。
激光通信中 的尖脉冲
科学漫步
（1）发电机模型一般是两个磁极,每转一周， 周期性变化(biànhuà)一次
实际发电机通常是四磁极（多极），每转一 周周期性变化两次，得到相同频率的交流电时,
可以降低转子的角速度
12/8/2021
第三十四页，共五十一页。
50Hz交流电发电机 其转子(zhuàn zǐ)
第三十二页，共五十一页。
交变(jiāo biàn)电流的种 类
(1)正弦(zhèngxián)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
家庭电路中的正 弦交流(jiāoliú)电 流
12/8/2021
示波器中的锯齿 波扫描电压
电子计算机中 的矩形脉冲
i
t
A
B
C
D
12/8/2021
第四十七页，共五十一页。
2.交流发电机工作时的电动势的变化规律为 e=EmSinωt，如果转子的转速(zhuàn sù)n提高一倍，其
它条件不变，则电动势的变化规律将变化为（ ）
A e=EmSBin2ωt B e=2EmSin2ωt
C e=2EmSin4ωt D e=2EmSinωt
教学重点
正弦交流电产生的原因及其变化规律 交变(jiāo biàn)电流的产生原理
教学难点
交变电流的产生原理
12/8/2021
第七页，共五十一页。
本节导航
1.交变 电流 (jiāo biàn) 2.交变电流的产生
3.交变电流的变化规律
12/8/2021
第八页，共五十一页。
1.交变 电流 (jiāobiàn)
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甘肃省天水市太京中学高二物理选 修交变电流复习课件
2、如图所示，当交流电源的电压（有效值）U＝220V、 频率f＝50Hz时，三只灯A、B、C的亮度相同（L无直流 电阻）。
把这个直流电流的数值I（或电压U）叫做这一
交流电的有效值。 电流的热效应
等效 甘肃省天水市太京中学高二物理选 修交变电流复习课件
正弦交流电的有效值公式： ①通常所说的交流电的电
压、电流的数值都是指交
U Um 2
0.707Um流电的有效值。
②交流电压表、电流表测
I
Im 2
0.707Im
量的电压、电流的数值也 都是交流电的有效值。
u／V
P
u
V
311
0 0.01 0.02 0.03 0.04 t／s
电热毯
图1
图2 甘肃省天水市太京中学高二物理选
修交变电流复习课件
三、感抗和容抗
1.感抗表示电感对交变电流的阻碍作用 。
XL 2fL
特点：“通直流，阻交流”、“通低频，阻高频”
2．容抗表示电容对交变电流的阻碍作用 。
XC
1
2fC
特点 ：“通交流，隔直流”、“通高频，阻低频”
磁感线的轴线做匀角速转动时，闭合线圈中就有
交流电产生
线圈平面
L2 L1
与磁感线
垂直位置
L2
开始计时
甘肃省天水市太京中学高二物理选 修交变电流复习课件
e=Emsinωt Em=NBS iω=Imsinωt
u=Umsinωt
2、中性面：与磁场方向垂直的平面
特点：
①线圈通过中性面时，穿过线圈的磁通 量最大，但磁通量的变化率为零，感应 电动势为零；
Ea
bBaLbv
BLa
b
Lad 2
E12Eab2BaLbL2adBS
EmnE 1nBS
a
d
b
c
甘肃省天水市太京中学高二物理选 修交变电流复习课件
3. 如图所示：匝数为N、面积为S的矩形线圈在匀 强磁场B中匀速转动，角速度为ω，求线圈从图示 位置转过180度时间内交变电压的平均值。若线圈 总电阻为R，通过线圈的电荷量是多少？
高二物理选修3-2 交变电流复习课件
甘肃省天水市太京中学高二物理选 修交变电流复习课件
知识网络
交变电流的产生及其变化规律
峰值
交
瞬时值
变
描述交变电流的物理量
电
有效值、平均值
流
周期、频率
电感、电容的作用
交流电路
变压器
远距离输电
甘肃省天水市太京中学高二物理选 修交变电流复习课件
一、交变电流的产生
1、产生：闭合矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于
E 0 .7 0 37 V 1 2 1V 20
T 2
T 2 s0.02s
314
f 1 50Hz T
甘肃省天水市太京中学高二物理选 修交变电流复习课件
2、闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线 的轴匀速转动，已知线圈的匝数为n，每 匝面积为S，线圈转动的角速度为ω，求线 圈中产生的交变电动势的最大值。
1、交流电的周期和频率：
i
T 2
O
t
作一次周期性变化 所需的时间。
单位：秒
T
我国市电的周期是
f1 T
在1秒内完成周期 性变化的次数。
单位：赫兹
0.02s
我国市电的频率是
50Hz 甘肃省天水市太京中学高二物理选
修交变电流复习课件
2、交流电的峰值和瞬时值公式：
e
E
mO
－
Em
T
峰值
瞬时值 eEmsint()
t
e=Emsinωt i=Imsinωt u=Umsinωt
பைடு நூலகம்
电动势峰值Em=NBLV=NBSω 电流峰值Im=Em/R 路端电压峰值Um=ImR
甘肃省天水市太京中学高二物理选 修交变电流复习课件
3、交流电的有效值概念
I
R
Q I 2Rt
iImsint()
R
～
Q?
有效值概念：让交流电流和直流电流通过相同 的电阻，在相等时间内产生的热量Q相等，就
②线圈平面每次转过中性面时，线圈中感 应电流方向改变一次，线圈转动一周两次 通过中性面，故一周里线圈中电流方向改 变两次
甘肃省天水市太京中学高二物理选 修交变电流复习课件
3、交变电流的图象
变化规律：(t＝0时，线圈在中性面位置)如下表．
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二、描述正弦交流电的几个物理量（周期，频率， 峰值，有效值，平均值）
ω
E 2NBs
q 2NBs R
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4.如图1所示，为电热毯的电路图，电热丝接在 u=311sin100πt V的电源上，电热毯被加热到一 定温度后，通过装置P 使输入电压变为图2所示 波形，从而进入保温状态，若电热丝电阻保持 不变，此时交流电压表的读数是 ( B ) A、110V B、156V C、220V D、311V
4、平均值 E N T
⑴不能用算术平均法即：E=（E1+E2）/2来计算 ⑵在计算感应电荷时必须要用平均值 ⑶平均值不等于有效值
甘肃省天水市太京中学高二物理选 修交变电流复习课件
典型练习
1、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 。
甘肃省天水市太京中学高二物理选 修交变电流复习课件
典型练习
1、如图所示，从ab端输入的交流 含有高频和低频成分，为了使R上 尽可能少地含有高频成分，采用 图示电路，其L的作用是 __________，C的作用是 __________。
解析：因L有“通低频、阻高频”的特点，因此L的 作用是阻挡高频成分；而通过L后还有少量的高频成分， 利用C“通高频、阻低频”的特点，因此C的作用是使高频 成分流过。
有特殊说明的均指有效值。
说明2、 在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效 值。 求电量用平均值。
说明3、
交流电压表和电流表通过交流电时，实际上已经由
电表内部元件把交流电变成了等效的直流，所以读
出的就是交流的有效值，并且电表的指针不会忽左
忽右地摆动。
甘肃省天水市太京中学高二物理选 修交变电流复习课件
③如果不是正弦（或余
UUm 2
0.70U 7m
弦）交流电，不能按照 这样计算，只能按照热 等效定义计算（常取1个
周期发热量计算）
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说明1、 交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值；交流 电流表和交流电压表的读数是有效值。保险丝的熔断值 为有效值，电容器的击穿电压为峰值。对于交流电若没
2、如图所示，当交流电源的电压（有效值）U＝220V、 频率f＝50Hz时，三只灯A、B、C的亮度相同（L无直流 电阻）。
把这个直流电流的数值I（或电压U）叫做这一
交流电的有效值。 电流的热效应
等效 甘肃省天水市太京中学高二物理选 修交变电流复习课件
正弦交流电的有效值公式： ①通常所说的交流电的电
压、电流的数值都是指交
U Um 2
0.707Um流电的有效值。
②交流电压表、电流表测
I
Im 2
0.707Im
量的电压、电流的数值也 都是交流电的有效值。
u／V
P
u
V
311
0 0.01 0.02 0.03 0.04 t／s
电热毯
图1
图2 甘肃省天水市太京中学高二物理选
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三、感抗和容抗
1.感抗表示电感对交变电流的阻碍作用 。
XL 2fL
特点：“通直流，阻交流”、“通低频，阻高频”
2．容抗表示电容对交变电流的阻碍作用 。
XC
1
2fC
特点 ：“通交流，隔直流”、“通高频，阻低频”
磁感线的轴线做匀角速转动时，闭合线圈中就有
交流电产生
线圈平面
L2 L1
与磁感线
垂直位置
L2
开始计时
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e=Emsinωt Em=NBS iω=Imsinωt
u=Umsinωt
2、中性面：与磁场方向垂直的平面
特点：
①线圈通过中性面时，穿过线圈的磁通 量最大，但磁通量的变化率为零，感应 电动势为零；
Ea
bBaLbv
BLa
b
Lad 2
E12Eab2BaLbL2adBS
EmnE 1nBS
a
d
b
c
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3. 如图所示：匝数为N、面积为S的矩形线圈在匀 强磁场B中匀速转动，角速度为ω，求线圈从图示 位置转过180度时间内交变电压的平均值。若线圈 总电阻为R，通过线圈的电荷量是多少？
高二物理选修3-2 交变电流复习课件
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交变电流的产生及其变化规律
峰值
交
瞬时值
变
描述交变电流的物理量
电
有效值、平均值
流
周期、频率
电感、电容的作用
交流电路
变压器
远距离输电
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一、交变电流的产生
1、产生：闭合矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于
E 0 .7 0 37 V 1 2 1V 20
T 2
T 2 s0.02s
314
f 1 50Hz T
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2、闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线 的轴匀速转动，已知线圈的匝数为n，每 匝面积为S，线圈转动的角速度为ω，求线 圈中产生的交变电动势的最大值。
1、交流电的周期和频率：
i
T 2
O
t
作一次周期性变化 所需的时间。
单位：秒
T
我国市电的周期是
f1 T
在1秒内完成周期 性变化的次数。
单位：赫兹
0.02s
我国市电的频率是
50Hz 甘肃省天水市太京中学高二物理选
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2、交流电的峰值和瞬时值公式：
e
E
mO
－
Em
T
峰值
瞬时值 eEmsint()
t
e=Emsinωt i=Imsinωt u=Umsinωt
பைடு நூலகம்
电动势峰值Em=NBLV=NBSω 电流峰值Im=Em/R 路端电压峰值Um=ImR
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3、交流电的有效值概念
I
R
Q I 2Rt
iImsint()
R
～
Q?
有效值概念：让交流电流和直流电流通过相同 的电阻，在相等时间内产生的热量Q相等，就
②线圈平面每次转过中性面时，线圈中感 应电流方向改变一次，线圈转动一周两次 通过中性面，故一周里线圈中电流方向改 变两次
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3、交变电流的图象
变化规律：(t＝0时，线圈在中性面位置)如下表．
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二、描述正弦交流电的几个物理量（周期，频率， 峰值，有效值，平均值）
ω
E 2NBs
q 2NBs R
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4.如图1所示，为电热毯的电路图，电热丝接在 u=311sin100πt V的电源上，电热毯被加热到一 定温度后，通过装置P 使输入电压变为图2所示 波形，从而进入保温状态，若电热丝电阻保持 不变，此时交流电压表的读数是 ( B ) A、110V B、156V C、220V D、311V
4、平均值 E N T
⑴不能用算术平均法即：E=（E1+E2）/2来计算 ⑵在计算感应电荷时必须要用平均值 ⑶平均值不等于有效值
甘肃省天水市太京中学高二物理选 修交变电流复习课件
典型练习
1、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 。
甘肃省天水市太京中学高二物理选 修交变电流复习课件
典型练习
1、如图所示，从ab端输入的交流 含有高频和低频成分，为了使R上 尽可能少地含有高频成分，采用 图示电路，其L的作用是 __________，C的作用是 __________。
解析：因L有“通低频、阻高频”的特点，因此L的 作用是阻挡高频成分；而通过L后还有少量的高频成分， 利用C“通高频、阻低频”的特点，因此C的作用是使高频 成分流过。
有特殊说明的均指有效值。
说明2、 在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效 值。 求电量用平均值。
说明3、
交流电压表和电流表通过交流电时，实际上已经由
电表内部元件把交流电变成了等效的直流，所以读
出的就是交流的有效值，并且电表的指针不会忽左
忽右地摆动。
甘肃省天水市太京中学高二物理选 修交变电流复习课件
③如果不是正弦（或余
UUm 2
0.70U 7m
弦）交流电，不能按照 这样计算，只能按照热 等效定义计算（常取1个
周期发热量计算）
甘肃省天水市太京中学高二物理选 修交变电流复习课件
说明1、 交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值；交流 电流表和交流电压表的读数是有效值。保险丝的熔断值 为有效值，电容器的击穿电压为峰值。对于交流电若没