高中物理高二物理选修 交变电流 ppt
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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.
高中物理教科选修课件交变电流
无功功率为零
在纯电阻电路中，交变电流与电压的相位 相同，没有相位差。
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。
纯电阻电路只消耗有功功率，不消耗无功 功率。
纯电感电路中交变电流特点
1 2 3
电流滞后电压90度
在纯电感电路中，交变电流滞后于电压90度相位 角。
电流大小与频率和电感量有关
电感对交变电流的阻碍作用与频率和电感量有关 ，频率越高或电感量越大，对电流的阻碍作用越 强。
无功功率不为零
纯电感电路不消耗有功功率，但会消耗无功功率 。
纯电容电路中交变电流特点
电流超前电压90度
01
在纯电容电路中，交变电流超前于电压90度相位角。
电流大小与频率和电容量有关
02
电容对交变电流的阻碍作用与频率和电容量有关，频率越高或
实验步骤和操作规范
1. 搭建交流电路
按照实验要求搭建简单的交流电路， 包括电源、电阻、电容、电感等元件 。
2. 选择测量仪器
根据实验需要选择合适的测量仪器， 如示波器、电压表、电流表等。
实验步骤和操作规范
3. 连接测量仪器
将测量仪器正确接入交流电路，确保测量精度和安全。
4. 调整信号源
调整信号源的输出频率和幅度，使交流电路中的电压和电流达到 合适的数值。
06
实验：测量交变电流参数
实验目的和原理介绍
实验目的
通过测量交变电流的参数，如电压、电流、频率和相位差等，了解交变电流的基本特性和规律，加深对交流电路 的理解和掌握。
原理介绍
交变电流是一种大小和方向都随时间作周期性变化的电流。在交流电路中，电压和电流的关系遵循欧姆定律和基 尔霍夫定律等基本电路定律。通过测量交变电流的参数，可以研究交流电路中的阻抗、功率、谐振等现象。
第1课 交变电流(课件)高二物理(人教版2019选择性必修第二册)
( √)
(6)当线圈位于中性面位置时，线圈中的感应电动势最大。
( ×)
不同形式的交流电：
正弦式电流是最简单、最基 本的交变电流。电力系统中应用 的大多是正弦式电流。在电子技 术中也常遇到其他形式的交流。
交流发电机的基本结构
五、交流发电机
1.基本组成
线圈（叫电枢） →产生感应电动势 磁极 →产生磁场
2.基本种类
旋转电枢式 →电枢动，磁极不动 旋转磁极式 →磁极动，电枢不动
无论哪种发电机，转动的部分叫转子，不动的部分叫定子。
五、交流发电机
3.两种发电机的比较 旋转电枢式的缺点： 旋转磁极式的优点：
电压高会火花放电、电枢无法做大 高电压、高功率输出
交流发电机
例1:一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，内电阻不计。 电路中电流的峰值是多少？写出电流瞬时值的表达式。
时(CD )
A．线圈中感应电流的方向为abcda
特点：1.B⊥S，φ最大 2.没有切割，E=0，I=0
此时位置称之为--中性面
二、交变电流的产生 2.向左转过90度
B A
C D
B∥S，φ=0
A(B)
D(C)
乙 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DCBA
二、交变电流的产生
（ ABD ）
A．当线圈位于中性面时，线圈中感应电动势为零 B．当穿过线圈的磁通量为零时，线圈中感应电动势最大 C．线圈在磁场中每转一周，产生的感应电动势和感应电流的方向改变一次 D．每当线圈越过中性面时，感应电动势和感应电流的方向就改变一次
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• 成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中性 面时开始计时．
（2）电流按正弦规律变化 iImsint
（3）电路上的电压按正弦规 uUmsint
律变化
电流 iImsin t 通过R时：
ui R ， U mImR.
四、交流电的图像
从中性面开始计时
如果从乙图开始计时：交流电图像如何画？
eEmcost
从中性面开始计时磁通量变化图像如何？是正弦还是余弦图
1、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B→A
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？ 由A→B
1．中性面：线圈平面与磁 感线垂直的位置叫做中性面． ．来自 Vrr L 2V
r
E1 BLVsin
BLLsint
2
BSsint
2
E总 E1 E2
所以
eNB L2si nt
交流发电机简介
人教版高中物理选修3-2 5.1 交变电流课件(共27张PPT)【PPT优 秀课件 】-精 美版
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什么时刻磁通量变化率最大？什么时刻磁通量变化率最小
（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
（ ab和cd边都不切割磁感线），线圈
中的电动势为零
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．
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0.0628V 线圈平面与磁场方向平行。
（2）电流按正弦规律变化 iImsint
（3）电路上的电压按正弦规 uUmsint
律变化
电流 iImsin t 通过R时：
ui R ， U mImR.
四、交流电的图像
从中性面开始计时
如果从乙图开始计时：交流电图像如何画？
eEmcost
从中性面开始计时磁通量变化图像如何？是正弦还是余弦图
1、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B→A
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？ 由A→B
1．中性面：线圈平面与磁 感线垂直的位置叫做中性面． ．来自 Vrr L 2V
r
E1 BLVsin
BLLsint
2
BSsint
2
E总 E1 E2
所以
eNB L2si nt
交流发电机简介
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什么时刻磁通量变化率最大？什么时刻磁通量变化率最小
（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
（ ab和cd边都不切割磁感线），线圈
中的电动势为零
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．
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0.0628V 线圈平面与磁场方向平行。
人教版《交变电流》完美版PPT1
4．有效值与峰值的大小关系：
U
1 2
U
m
0.707U m
I=
1 2
Im
=
0.707Im
5．说明： （1）在各种使用交变电流的电器设备上，
所标注的额定电压、额定电流值，都是交流的有 效值。
（2）电器仪表测量的也都是交流的有效值。
人教版 选 修1-1 高二物 理 3.3 交变电 流 教学 课件( 共39张P PT)
1．电容器主要应用： 隔直流，通交流。
【解析】电容器的充电和放电表现为交流 通过了电容器。金属中的电流时由于负电荷的 定向移动形成的，它等效于正电荷向相反方向 的移动。上图用到了这样的等效画法。
台式收音机、 录音机都用电网中的交流 代替电池供电，所以机内都有“整流”电路， 把交流变为直流。但是整流后仍有一部分交流 成分，这部分电流通过扬声器时会产生嗡嗡的 声音。为了解决这个问题，在整流电路和收音 机的工作电路之间要安装电容器，整流后的交 流成分大部分流过这个电容器，流过收音机工 作电路的就是比较稳定的直流了。
人教版 选 修1-1 高二物 理 3.3 交变电 流 教学 课件( 共39张P PT)
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4．描述交流的物理量
（1）周期T：完成一次周期性变化所需的时间。
（2）频率f：1s内交变电流完成周期性变化的次数。
（3）关系：互为倒数。我国使用的频率是50 Hz。
2．答：照明、动力电路的电压有效值分别 为220V、380V；峰值分别为
220 2V 311V 380 2V 538V
3．答：220V，311V。
人教版 选 修1-1 高二物 理 3.3 交变电 流 教学 课件( 共39张P PT)
人教版高中物理选修-交变电流课件-ppt精品课件[1]
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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）【PPT 优秀课 件】-精 美版
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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
e
乙 从中性面开始计时（甲图）
Em
T/4
o
π/2
甲
2T/4
π
丙
3T/4
3π/2
T
t
2π ωt
戊（甲）
丁
思考：感应电动势的大小按什么规律变化？
e=Emsinωt
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(从中性面开始计时)
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努 力 学 习 ， 建 设 社 会 主 义
•
•
• • • • Байду номын сангаас • • • •
感谢观看，欢迎指导！ 1.某林场中繁殖力极强老鼠种群数量的增长会受密度制约
2.鱼塘中某种鱼的养殖密度不同时,单 位水体 该鱼的 产量有 可能相 同
3.物体的两个分运动是直线运动，则 它们的 合运动 一定是 直线运 动 4.若两个互成角度的分运动分别是匀 速直线 运动和 匀加速 直线运 动，则 合运动 一定是 曲线运 动 5.科学家在对黄化豌豆幼苗切段的实 验研究 中发现 ，低浓 度的生 长素促 进细胞 的伸长 ，但生 长素浓 度增高 到一定 值时， 就会促 进切段 中乙烯 的合成 ，而乙 烯含量 的增高 ，反过 来又抑 制了生 长素促 进切段 细胞伸 长的作 用。 6.科学家在对黄化豌豆幼苗切段的实 验研究 中发现 ，低浓 度的生 长素促 进细胞 的伸长 ，但生 长素浓 度增高 到一定 值时， 就会促 进切段 中乙烯 的合成 ，而乙 烯含量 的增高 ，反过 来又抑 制了生 长素促 进切段 细胞伸 长的作 用。 7.先用低 倍镜找 到叶肉 细胞， 然后换 用高倍 镜观察 。注意 观察叶 绿体随 着细胞 质流动 的情况 ，仔细 看看每 个细胞 中细胞 质流动 的方向 是否一 致致。 8.内质网 以类似 于“出 芽”的 形式形 成具有 膜的小 泡，小 泡离开 内质网 ，移动 到高尔 基体与 高尔基 体融合 ，成为 高尔基 体的一 部分。 高尔基 体又以 “出芽 ”方式 形成小 泡，移 动到细 胞膜与 细胞膜 融合， 成为细 胞膜的 一部分 。 9.使细胞具有一个相对稳定的内部环 境。在 物质的 运输与 交换及 信息传 递中起 决定性 作用。 10.核糖体普遍分布在原核细胞和真核 细胞中 ，因此 根据核 糖体的 有无不 能确定 这些生 物的类 别。 11.汗液的主要成分是水，也含有无机 盐和尿 素等物 质。酷 暑季节 ，室外 作业的 工人出 汗多， 水、无 机盐被 排出， 造成体 内水、 无机盐 的含量 减少。 失水过 多，会 脱水而 危及生 命。生 物体内 无机盐 离子必 须保持 一定的 比例， 这对维 持细胞 内的渗 透压和 酸碱平 衡很重 要，这 是生物 体 进行正常 生命活 动必要 的条件 。大量 出汗后 ，除补 充水分 外，还 应该补 充无机 盐，所 以应喝 盐汽水 。
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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
e
乙 从中性面开始计时（甲图）
Em
T/4
o
π/2
甲
2T/4
π
丙
3T/4
3π/2
T
t
2π ωt
戊（甲）
丁
思考：感应电动势的大小按什么规律变化？
e=Emsinωt
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(从中性面开始计时)
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努 力 学 习 ， 建 设 社 会 主 义
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感谢观看，欢迎指导！ 1.某林场中繁殖力极强老鼠种群数量的增长会受密度制约
2.鱼塘中某种鱼的养殖密度不同时,单 位水体 该鱼的 产量有 可能相 同
3.物体的两个分运动是直线运动，则 它们的 合运动 一定是 直线运 动 4.若两个互成角度的分运动分别是匀 速直线 运动和 匀加速 直线运 动，则 合运动 一定是 曲线运 动 5.科学家在对黄化豌豆幼苗切段的实 验研究 中发现 ，低浓 度的生 长素促 进细胞 的伸长 ，但生 长素浓 度增高 到一定 值时， 就会促 进切段 中乙烯 的合成 ，而乙 烯含量 的增高 ，反过 来又抑 制了生 长素促 进切段 细胞伸 长的作 用。 6.科学家在对黄化豌豆幼苗切段的实 验研究 中发现 ，低浓 度的生 长素促 进细胞 的伸长 ，但生 长素浓 度增高 到一定 值时， 就会促 进切段 中乙烯 的合成 ，而乙 烯含量 的增高 ，反过 来又抑 制了生 长素促 进切段 细胞伸 长的作 用。 7.先用低 倍镜找 到叶肉 细胞， 然后换 用高倍 镜观察 。注意 观察叶 绿体随 着细胞 质流动 的情况 ，仔细 看看每 个细胞 中细胞 质流动 的方向 是否一 致致。 8.内质网 以类似 于“出 芽”的 形式形 成具有 膜的小 泡，小 泡离开 内质网 ，移动 到高尔 基体与 高尔基 体融合 ，成为 高尔基 体的一 部分。 高尔基 体又以 “出芽 ”方式 形成小 泡，移 动到细 胞膜与 细胞膜 融合， 成为细 胞膜的 一部分 。 9.使细胞具有一个相对稳定的内部环 境。在 物质的 运输与 交换及 信息传 递中起 决定性 作用。 10.核糖体普遍分布在原核细胞和真核 细胞中 ，因此 根据核 糖体的 有无不 能确定 这些生 物的类 别。 11.汗液的主要成分是水，也含有无机 盐和尿 素等物 质。酷 暑季节 ，室外 作业的 工人出 汗多， 水、无 机盐被 排出， 造成体 内水、 无机盐 的含量 减少。 失水过 多，会 脱水而 危及生 命。生 物体内 无机盐 离子必 须保持 一定的 比例， 这对维 持细胞 内的渗 透压和 酸碱平 衡很重 要，这 是生物 体 进行正常 生命活 动必要 的条件 。大量 出汗后 ，除补 充水分 外，还 应该补 充无机 盐，所 以应喝 盐汽水 。
高中新教材物理课件选择性必修第二册第章交变电流
高中新教材物理课件选择性 必修第二册第章交变电流
汇报人：XX 20XX-01-23
目 录
• 交变电流基本概念 • 电阻、电感和电容对交变电流作用 • 变压器原理及应用 • 远距离输电与高压输电技术 • 日常生活中交变电流现象解释 • 实验：测量交变电流参数和波形图绘制
01 交变电流基本概 念
交变电流定义及特点
缺点
需要建设大量的输电线路和变电站 ，投资成本高；输电线路容易受到 自然灾害等不可控因素的影响，运 行维护成本高。
高压输电技术发展历程
初期阶段
现阶段
20世纪初，高压输电技术开始得到应 用，但当时主要采用直流输电方式， 电压等级较低。
目前，特高压交流输电和直流输电技 术已经成为远距离输电的主要方式， 具有输电容量大、距离远、损耗小等 优点。
电容对交变电流作用
储存电能
电容是一种储存电能的元件，当交变电流通过电容时，它会 在极板间储存电荷并产生电场。因此，电容对交变电流的阻 碍作用与频率有关，频率越高，阻碍作用越弱。
消耗有功功率
与电感不同，电容在交变电流中会消耗有功功率，即它会真 正消耗电能并将其转化为其他形式的能量（如热能）。有功 功率的消耗会导致电网的效率下降，因此需要采取措施来减 少电容的有功功率消耗。
02 电阻、电感和电 容对交变电流作 用
电阻对交变电流作用
阻碍电流
电阻是指导体对电流的阻碍作用，在交变电流中同样存在。电阻越大，对电流 的阻碍作用越强，电流通过导体时产生的热量也越多。
不消耗电能
虽然电阻会阻碍电流并产生热量，但它不会像电感或电容那样消耗电能。在交 变电流中，电阻只是将电能转化为热能，而不会改变电流的频率或幅度。
和电器。
使用符合安全标准的电器和 电线，不乱接乱拉电线，避
汇报人：XX 20XX-01-23
目 录
• 交变电流基本概念 • 电阻、电感和电容对交变电流作用 • 变压器原理及应用 • 远距离输电与高压输电技术 • 日常生活中交变电流现象解释 • 实验：测量交变电流参数和波形图绘制
01 交变电流基本概 念
交变电流定义及特点
缺点
需要建设大量的输电线路和变电站 ，投资成本高；输电线路容易受到 自然灾害等不可控因素的影响，运 行维护成本高。
高压输电技术发展历程
初期阶段
现阶段
20世纪初，高压输电技术开始得到应 用，但当时主要采用直流输电方式， 电压等级较低。
目前，特高压交流输电和直流输电技 术已经成为远距离输电的主要方式， 具有输电容量大、距离远、损耗小等 优点。
电容对交变电流作用
储存电能
电容是一种储存电能的元件，当交变电流通过电容时，它会 在极板间储存电荷并产生电场。因此，电容对交变电流的阻 碍作用与频率有关，频率越高，阻碍作用越弱。
消耗有功功率
与电感不同，电容在交变电流中会消耗有功功率，即它会真 正消耗电能并将其转化为其他形式的能量（如热能）。有功 功率的消耗会导致电网的效率下降，因此需要采取措施来减 少电容的有功功率消耗。
02 电阻、电感和电 容对交变电流作 用
电阻对交变电流作用
阻碍电流
电阻是指导体对电流的阻碍作用，在交变电流中同样存在。电阻越大，对电流 的阻碍作用越强，电流通过导体时产生的热量也越多。
不消耗电能
虽然电阻会阻碍电流并产生热量，但它不会像电感或电容那样消耗电能。在交 变电流中，电阻只是将电能转化为热能，而不会改变电流的频率或幅度。
和电器。
使用符合安全标准的电器和 电线，不乱接乱拉电线，避
高中物理(新人教版)选择性必修2：交变电流【精品课件】
思考：若该线圈给外电阻R供电，设线圈本身电阻为r，则负载两端的电 压u、流过的电流i随时间变化的规律是怎样的？
• 流过负载的电流：
i e Em sin t Im sin t，其中Im Em
Rr Rr
Rr
• 负载两端电压：
u R e R Em sin t Um sin t,其中Um R Em
• 线圈在甲图位置是否有感应电流？ • 线圈在乙图位置是否有感应电流？
• 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B→A
•
×
• 线圈在丙图位置是否有感应电流？ • 线圈在丁图位置是否有感应电流？
• 在线圈由丙转到丁的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？ 由A→B
•
×
× ×
思考：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？
【答案】BD【解析】直流电的特征是电流方向不变，交流电的特征是电流方向周 期性改变。另外交变电流不一定都是正弦式电流或余弦式电流。故A、C错误，B、 D正确。
例2．(多选)矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面内的轴匀速转动时产 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
• •
中性面：与磁感线垂直的平面
• 线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最 大，感应电动势为零，感应电流为零
• 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。
中性面的垂面
× ×
交变电流课件
二、交变电流的产生
图2 假定线圈沿逆时针方向匀速转动，如图 2 甲至丁所示.请分析判断： (1)图中，在线圈由甲转到乙的过程中，AB 边中电流向哪个方向流动？ (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？ (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的电流最大？ (4)大致画出通过电流表的电流随时间变化的曲线，从 E 经过负载流向 F 的电流记为正， 反之为负.在横坐标上标出线圈到达甲、乙、丙、丁几个位置时对应的时刻.
解析
(1)交变电流电动势的峰值为 Em＝2nBLv＝nBSω＝10×0.5×0.22×10 π V≈6.28 V 图4 电流的峰值为 Im＝ERm≈6.28 A.
(2)从中性面位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为 e＝Emsin ωt≈6.28 sin（10πt）V.
(3)线圈从中性面位置开始转过 30°，感应电动势 e＝Emsin 30°≈3.14 V.
1.交变电流
方向随时间做 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.
对直流电流和交变电流的区分主要是看电流
方向 是否变化.
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)交变电流的图象有时在时间轴的上方，有时在时间轴的下方，随时间做 周期性 变化.
二、交变电流的产生
一、交变电流的判断 例 1 如下图所示图象中属于交流电的有
(ABC)
交变电流
电流方向 变化
×
图象有正 负变化
二、交变电流的产生
例 2 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
物理选修-人教版交变电流-ppt精品课件
Tt
2π ωt
作图时规定感应电流 正方向为dcbad
物理选修3-2人教版 5.1交变电流 (共27张PPT)
物理选修3-2人教版 5.1交变电流 (共27张PPT)
电路中的电动势和电流关系
e
Em
T/4
2T/4
O
π/2
π
─Em
i
Im
T/4
2T/4
O
π/2
π
─Im
3T/4 3π/2
3T/4 3π/2
物理选修3-2人教版 5.1交变电流 (共27张PPT)
•
5.科学家在对黄化豌豆幼苗切段的实 验研究 中发现 ，低浓 度的生 长素促 进细胞 的伸长 ，但生 长素浓 度增高 到一定 值时， 就会促 进切段 中乙烯 的合成 ，而乙 烯含量 的增高 ，反过 来又抑 制了生 长素促 进切段 细胞伸 长的作 用。
•
6.科学家在对黄化豌豆幼苗切段的实 验研究 中发现 ，低浓 度的生 长素促 进细胞 的伸长 ，但生 长素浓 度增高 到一定 值时， 就会促 进切段 中乙烯 的合成 ，而乙 烯含量 的增高 ，反过 来又抑 制了生 长素促 进切段 细胞伸 长的作 用。
的是( BCD )
i
i
O
t
A
i
O
t
C
O
t
B
i
O
t
D
二、交变电流的产生
1、过程分析
选取线圈运动过程中如图所示的几个特殊时刻 进行研究
将立体图转化 为平面正视图
A( B )
v
我们称为 中性面
v
D( C )
此 时
线圈平面与磁场垂直，速度方向与磁场方向平行
线 磁通量为最大 圈
人教版高二物理选修：交变电流PPT课件
思考：上面我们通过对特殊位置定性分析画出了波形图， 人教版高二物理选修3-2第五章：5.1交变电流(共20张PPT) 好似一个正弦曲线，你能否通过对一般位置的讨论，得出 电动势随时间变化的关系呢？
推导：
A(B)
A(B)
v
v
e 2NeAB
(C)D eAB BLABv sin t
ωt
O(O’)
(C)D
1.交变电流
知识回顾
1.楞次定律
原磁场磁通 量发生变化
感应电流 感应电流的磁场
增反减同
S
Nv
I
A
I
I v
I
2.法拉第电磁感应定律
(1)内容：电路中感应电动势的大小E，跟穿
过这一电路的磁通量的变化率 ΔΦ成正比。
(2)公式：
Δt
Ⅰ.感生电动势：E n ΔΦ Δt
Ⅱ.动生电动势：
E BLvsin ( B v)
T/2 3T/4 T
0
T/4
t
-Um
思考：已知家庭电路中，电流变化的周期为
T=0.02s,请你思考电流在一个周期内变化几次，
在1s内变化几次？
i
Im
T/2 3T/4
3T/2 2T
0 T/4
T 5T/4 7T/4
t
-Im
规律分析：在中性面位置，电流为0，经过此位置 前后电流方向相反，可见：
（1）每经过中性面一次，电流都要改变方向一次 （2）在一个周期内经过中性面两次，故电流一周 期变化两次。
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：
(1)电动势： e NBS sin t Em sin t(Em NBS)
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5.1 交 变 电 流
直流电(DC) 电流方向不随时间而改变
一、交变电流
按下图所示进行实验演示
交变电流(AC)
• 交变电流(交流):大小和方向都随 时间做周期性变化的电流.
交流发电机模型的原理简图
二、交变电流的产生
矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁 场的轴匀速转动
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.
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 ）
L v 2
e 2NBLv sin t
所以 e
NBL sin t
2
令 Em NBL2=NB ωS
则有 e Em sin t
e为电动势在时刻t的瞬时值， Em为电动势的最大值（峰值）．
0.0628V 线圈平面与磁场方向平行。
2. 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 ω 圈从图示位置转过180度时间 内的平均感应电动势。
. .E .
平均 =
S ω/π 2NB
交流发电机简介
５、交流发电机有两种，即 旋转磁极式
和 由
旋转电枢式 ．其中转动的部分叫
四、交流电的图像
b
c d
c
b K L B A d L
c
b a a
b
b
c
a
d
k
L
k A
c K L B A d L
a
d
A
k B
A
B
a
B
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
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。 （2）大小变化规律-------按正弦规律变化：
４、线圈从中性面开始转动，角速度是，
线圈中的感应电动势的峰值是Em，那么在
任一时刻t感应电动势的瞬时值e
为 为
e= Emsinω t
．若线圈电阻为Ｒ，
则 感 应 电 流 的 瞬 时 值 Ｉ
i= (Em/R)· sinω t ． e
Em
0
t
-Em
1. 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动。设线圈ab 边长为20cm，ad边长为10cm，磁感应强度 B=0.01T，线圈的转速n=50r/s，求：电动势 的最大值及对应的线圈位置。
、
，
转子 不动的部分叫
机带动．
定子 ．发电机转子是 蒸汽轮机 水轮机 或其它动力
(甲 )
没有边切割磁感应线
B⊥S， Φ最大， E=0 , I=0 中性面
(乙 )
a（b）、d（c）边垂直 切割磁感应线，
B∥S，φ=0，E最大，I最大， 感应电流方向b到a
(丙 )
B⊥S， Φ最大， E=0 , I=0 中性面
B∥S，φ=0，E最大，I最大， 感应电流方向a到b
• 设正方形线圈的边长为L，在匀强磁场B中绕垂 直于磁场的对称轴以角速度匀速转动，如图所 示，ab和cd边垂直于纸面，转轴为O． 回答问题：
e=Emsinωt
i=Imsinωt
Em=NBSω叫电动势的最大值
Im=Em/R叫电流的最大值
u=Umsinωt
Um=ImR叫电压的最大值
１、交变电流： 大小 和 方向 都随时间 做 周期性变化 的电流叫做交变电流． 电压和电流随时间按 正弦规律 变化的 交流电叫正弦交流电． ２、交流电的产生：矩形线圈在匀强磁场中绕 垂直于磁场方向的中心轴匀速旋转时，线圈 中就会产生 感应电流 ． ３、当线圈平面垂直于磁感线时，线圈各边都 不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这样 的 位 置 叫 做 中性面 ． 线 圈 平 面 每 经 过 中性面一次，感应电流方向就改变一次，因 此线圈转动一周，感应电流方向改 变 两次 ．
（1）电动势按正弦规律变化
e Em sin t
• 成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中性 面时开始计时．
（2）电流按正弦规律变化
i I m sin t
（3）电路上的电压按正弦规 律变化
u U Leabharlann sin t电流 i I m sin t 通过R时：
u iR，U m I m R.
1、线圈转动一周，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？
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？
4、试推导感应电动势大小的变化规律公式。
1．中性面：线圈平面与磁感线垂直的 位置叫做中性面． （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（ ab 和cd 边都不切割磁感线）， 线圈中的电动势为零． （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．
直流电(DC) 电流方向不随时间而改变
一、交变电流
按下图所示进行实验演示
交变电流(AC)
• 交变电流(交流):大小和方向都随 时间做周期性变化的电流.
交流发电机模型的原理简图
二、交变电流的产生
矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁 场的轴匀速转动
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.
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 ）
L v 2
e 2NBLv sin t
所以 e
NBL sin t
2
令 Em NBL2=NB ωS
则有 e Em sin t
e为电动势在时刻t的瞬时值， Em为电动势的最大值（峰值）．
0.0628V 线圈平面与磁场方向平行。
2. 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 ω 圈从图示位置转过180度时间 内的平均感应电动势。
. .E .
平均 =
S ω/π 2NB
交流发电机简介
５、交流发电机有两种，即 旋转磁极式
和 由
旋转电枢式 ．其中转动的部分叫
四、交流电的图像
b
c d
c
b K L B A d L
c
b a a
b
b
c
a
d
k
L
k A
c K L B A d L
a
d
A
k B
A
B
a
B
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
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。 （2）大小变化规律-------按正弦规律变化：
４、线圈从中性面开始转动，角速度是，
线圈中的感应电动势的峰值是Em，那么在
任一时刻t感应电动势的瞬时值e
为 为
e= Emsinω t
．若线圈电阻为Ｒ，
则 感 应 电 流 的 瞬 时 值 Ｉ
i= (Em/R)· sinω t ． e
Em
0
t
-Em
1. 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动。设线圈ab 边长为20cm，ad边长为10cm，磁感应强度 B=0.01T，线圈的转速n=50r/s，求：电动势 的最大值及对应的线圈位置。
、
，
转子 不动的部分叫
机带动．
定子 ．发电机转子是 蒸汽轮机 水轮机 或其它动力
(甲 )
没有边切割磁感应线
B⊥S， Φ最大， E=0 , I=0 中性面
(乙 )
a（b）、d（c）边垂直 切割磁感应线，
B∥S，φ=0，E最大，I最大， 感应电流方向b到a
(丙 )
B⊥S， Φ最大， E=0 , I=0 中性面
B∥S，φ=0，E最大，I最大， 感应电流方向a到b
• 设正方形线圈的边长为L，在匀强磁场B中绕垂 直于磁场的对称轴以角速度匀速转动，如图所 示，ab和cd边垂直于纸面，转轴为O． 回答问题：
e=Emsinωt
i=Imsinωt
Em=NBSω叫电动势的最大值
Im=Em/R叫电流的最大值
u=Umsinωt
Um=ImR叫电压的最大值
１、交变电流： 大小 和 方向 都随时间 做 周期性变化 的电流叫做交变电流． 电压和电流随时间按 正弦规律 变化的 交流电叫正弦交流电． ２、交流电的产生：矩形线圈在匀强磁场中绕 垂直于磁场方向的中心轴匀速旋转时，线圈 中就会产生 感应电流 ． ３、当线圈平面垂直于磁感线时，线圈各边都 不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这样 的 位 置 叫 做 中性面 ． 线 圈 平 面 每 经 过 中性面一次，感应电流方向就改变一次，因 此线圈转动一周，感应电流方向改 变 两次 ．
（1）电动势按正弦规律变化
e Em sin t
• 成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中性 面时开始计时．
（2）电流按正弦规律变化
i I m sin t
（3）电路上的电压按正弦规 律变化
u U Leabharlann sin t电流 i I m sin t 通过R时：
u iR，U m I m R.
1、线圈转动一周，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？
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？
4、试推导感应电动势大小的变化规律公式。
1．中性面：线圈平面与磁感线垂直的 位置叫做中性面． （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（ ab 和cd 边都不切割磁感线）， 线圈中的电动势为零． （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．