交变电流课件(上课比赛)
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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。
交变电流 课件
2．峰值 (1)由 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 5-1-6 所示几种情况，若 N、B、S、ω 相同，则电动势的最大值相同．
交变电流
一、交变电流及其产生 1．交变电流 (1)交变电流：大小和方向都随时间做周周期期性性变化的电流，简称交流． (2)直流：方方向向 不随时间变化的电流．大小和方向都不随时间变化的电流称为恒 定电流．
2．交变电流的产生 (1)产生条件：在匀强磁场中，矩形线圈绕垂垂直直于磁场方向的轴匀速转动． (2)过程分析(如图 5-1-1 所示)：
图 5-1-1
(3)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．
二、交变电流的变化规律
1．从两个特殊位置开始计时瞬时值的表达式
从中性面位置开始计时 从与中性面垂直的位置开始计时
磁通量 感应电动势
电压
Φ＝Φmcos ωt＝BScos ωt e＝Emsin ωt＝NBSωsin ωt u＝Umsin ωt＝RRN＋BSrωsin ωt
图 5-1-9
2．交变电流图象的应用 从图象中可以解读到以下信息： (1)交变电流的最大值 Im、Em、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．
Φ＝Φmsin ωt＝BSsin ωt e＝Emcos ωt＝NBSωcos ωt u＝Umcos ωt＝RRN＋BSrωcos ωt
《交变电流》》课件
3 热电效应法
通过热电材料的热电效应可以产生电动势， 进而产生交变电流。热电材料的种类较多， 如铁素体材料等。
4 机械振荡法
通过机械振荡的运动引起导体的运动，从而 产生交变电动势。
测量方法
电磁式电流表法
电磁式电流表法是较为常见的电流测量方法， 它利用电流在电磁场中产生的力，测出电流的 大小。
电桥法
频率
交变电流的频率指单位时间内电流变化的次数， 通常以赫兹(Hz)为单位计量。
电压变化
交变电压与交变电流存在本质联系，通常情况 下交变电压与交变电流呈正弦波形变化。
特点
正弦波
正弦波是交变电流最常见的波形，也是电力系统中 最基本的波形。正弦波的频率不同，电流的性质对 系统的影响也不同。
可产生
交变电流可以通过变压器、电动机、发电机等电器 设备产生，其产生方法多样。
工业领域
家庭用电
在工业领域，交变电流广泛应用于电动机、电阻炉、 变压器、电弧焊接等方面。
在家庭用电中，交变电流用于供电、家电拍打等方 面。家庭用电的电压和功率较小。
城市建设
随着智能化技术的不断发展，交变电流在城市建设 中越来越广泛，如智能家居、公共交通、医疗设备
高科技领域
借助于交变电流的便携性和高效性能，交变电流在 航空航天、卫星制造等高科技领域得到了广泛应用。
电桥法是利用电桥的平衡条件，在测量对象和 标准电阻之间调整电桥参数，使电桥达到平衡 来测量电流。
电势式电流表法
电势式电流表法是根据欧姆定律，通过测量电 阻器两端的电压来测量电流大小。
霍尔电流传感器法
通过在电路中插入霍尔电流传感器，可以测量 交变电流的大小和方向，还可以测量交变电流 的功率等参数。
高中物理交变电流公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件
P有=mgh/t =0.03×103 ×9.8 ×20/1
=5880(W) P泵=P有/ 55％=10690（W）
P电=P泵/ 80％=13400（W）
因此14KW较适当
第18页
×
U
A
× B×
11、如图所表示，抱负变压器原副线圈接有相 同灯泡A、B，原副线圈匝数比为2：1，交变电
源电压是U，则B灯两端电压是（ D）
e= εmsin ω．t若线圈电阻
为 Ｒ ， 则 感 应 电e 流 瞬 时t
0
5 10 t
εm
第5页
６、交流电 有效值 是依据电流
热效应来
要求．正弦交流电有效值与峰值间关系是
ε＝ m 、U＝ U m 、I= Im．通常所
说交流电数2值，假如没有2 尤其阐明，2普通都是
改变一次: 3000转每分钟, 改变两次: 1500转每分钟,
第14页
７、如图，能够将电压升高供应电灯变压
器是（ B ）
～
A
B
～
C
D
第15页
８、为了安全，机床上照明用电压是 36V，这个电压是把220V电压降压后 得到，假如变压器原线圈是1100匝， 副线圈是多少匝？用这台变压器给 “36V、40W”灯泡供电，原副线圈 电流各是多少？
第12页
５、一交流电压U＝311sin314tV，加在一 个“220V、40W”白炽灯泡上，请问： （1）这个灯泡能正常发光吗？
能
（2）假如用多用电表交流档去测量通过 这个灯泡电流，读数应当是多大?
I=P/U=0.18 A
（3）写出电流瞬时值表示式． i=0.26sin314t A
第13页
• ６、大中型汽轮发电机有两种，它们差异是 转子每转一周，电枢中感应电流按正弦规律 周期性改变次数不同，一个是改变一次，一 个是改变两次，这两种发电机产生正弦式交 流电频率都是50Hz，它们转子旋转速度各是 每分钟多少转？
=5880(W) P泵=P有/ 55％=10690（W）
P电=P泵/ 80％=13400（W）
因此14KW较适当
第18页
×
U
A
× B×
11、如图所表示，抱负变压器原副线圈接有相 同灯泡A、B，原副线圈匝数比为2：1，交变电
源电压是U，则B灯两端电压是（ D）
e= εmsin ω．t若线圈电阻
为 Ｒ ， 则 感 应 电e 流 瞬 时t
0
5 10 t
εm
第5页
６、交流电 有效值 是依据电流
热效应来
要求．正弦交流电有效值与峰值间关系是
ε＝ m 、U＝ U m 、I= Im．通常所
说交流电数2值，假如没有2 尤其阐明，2普通都是
改变一次: 3000转每分钟, 改变两次: 1500转每分钟,
第14页
７、如图，能够将电压升高供应电灯变压
器是（ B ）
～
A
B
～
C
D
第15页
８、为了安全，机床上照明用电压是 36V，这个电压是把220V电压降压后 得到，假如变压器原线圈是1100匝， 副线圈是多少匝？用这台变压器给 “36V、40W”灯泡供电，原副线圈 电流各是多少？
第12页
５、一交流电压U＝311sin314tV，加在一 个“220V、40W”白炽灯泡上，请问： （1）这个灯泡能正常发光吗？
能
（2）假如用多用电表交流档去测量通过 这个灯泡电流，读数应当是多大?
I=P/U=0.18 A
（3）写出电流瞬时值表示式． i=0.26sin314t A
第13页
• ６、大中型汽轮发电机有两种，它们差异是 转子每转一周，电枢中感应电流按正弦规律 周期性改变次数不同，一个是改变一次，一 个是改变两次，这两种发电机产生正弦式交 流电频率都是50Hz，它们转子旋转速度各是 每分钟多少转？
交变电流优质课课件
4 典例精析 5 课堂小结 6Imsin ωt自我检测
一、交变电流
(1)把图 1 电路接在干电池的两端时，可以观察到的现象是什么？
自我检测
课堂小结
典例精析
学习探究
知识储备
图1
(2)把学图习中目电标路接在手摇式发电机两端时，又会观察到怎样的现象？
答案 (1)当接在干电池两端时，只有一个发光二极管会亮.
(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？
(典2)在例线精圈析由丙转到丁的过程中，AB 边中电流向哪个方向流动？
(自3)当我线检圈测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？
(课4)大堂致小画结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，
()
2.(交变电流的规律)如图 6 所示，矩形线圈 abcd 放在匀强磁场中，ad＝bc＝l1，ab＝cd＝l2.
从图示位置起该线圈以角速度 ω 绕不同转轴匀速转动，则
(CD )
× A.以 OO′为转轴时，感应电动势 e＝Bl1l2ωsin ωt
× B.以 O1O1′为转轴时，感应电动势 e＝Bl1l2ωsin ωt
( CD)
√ 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，各边切割磁感线的速度为零
中性面
各边切割磁感 线的速度为零
磁通量最大
感应电动势为零 中性面电流方向变
学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测
三、交变电流的规律
例 3 有一个正方形线圈的匝数为 10 匝，边长为 20 cm，线圈总电阻为 1 Ω，线圈绕 OO′
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.
交变电流》课件共31张
（1）发电机的基本组成： ①用来产生感应电动势的线圈（叫电枢） ②用来产生磁场的磁极 （2）发电机的基本种类 ①旋转电枢式发电机（电枢动磁极不动） ②旋转磁极式发电机（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
第五章 交变电流
1.放置在水平面上彼此平行的导轨与电阻R相连， 如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，与导轨平
思考:磁通量是多大?
0
E=Bsω是最大感应电动势吗？
第五章 交变电流
问题3.若单匝线框从中性面开始转动,经过 一段时间t,在这一时刻整个线框产生的电 动势又是多大?
c a
d
F H
V4
θ
第五章 交变电流
中性面
V3
c d
F H
瞬时值
b
a
中性面
V4
θ
V4⊥
θ
V4∥ θ
V3⊥
V3∥
V3
e BL1V3 sin BL1V4 sin
§5.1 交变电流
永丰中学物理组
第五章 交变电流
定子
转子
电刷
第五章 交变电流
【演示1】 观察小灯泡的发光情况
“亮”、“闪”
亮: 说明有电流通过灯泡 闪: 通过灯泡电流大小是变化
线框中产生的感应电流强度大小是变化的
第五章 交变电流
【演示2】 二极管的发光情况
交替发光
G
通过二极管的电流方向是周期性变 化的
的交流电．既然是切割磁感线的运动，根据E＝Blv即可求
得感应电动势，要注意v应代入瞬时值求得瞬时感应电动 势．导体棒速度为零时，瞬时电动势为零，就在此时改变 速度方向，也同时改变电流方向． 解析:(1)因为导体棒做简谐运动，必定在AA′和BB ′中间的OO′速度最大，此时刻便是v=v0cosωt的 计时起点． 导体棒产生的感应电动势
交变电流课件
2.理想变压器原副线圈的端电压之 比等于这两个线圈的匝数之比
U1 n1 U 2 n2
n2 >n1 U2>U1 -----变压器使电压升高，
升压变压器
n2 <n1 U2 <U1 -----变压器使电压降低，
降压变压器
3.电流与匝数的关系
理想变压器输出功率应等于输入功率
即: P出= P入 U1I1=U2I2
说明：
A、以上关系式只适用于正弦或余弦交 流电；
B、交流用电器的额定电压和额定电流 指的是有效值；
C、交流电流表和交流电压表的读数是 有效值
D、对于交流电若没有特殊说明的均指 有效值
1.如图表示一交流的电流随时间变 化的图像,求该电流的有效值。
I 2RT
1 2
I12 RT
1 2
I 22 RT
42
P1=4400(W)
U1=220(v) U2=n2U1/n1=2200(v)
I=P2/U2=P1/U2=4400/2200=2(A)
U3=U2-Ur=2200-I2r==2192(V) U用=U4=n4U3/n3=219.2(V)
Pr=I'2r=16(W)
P用=P1-Pr=4400-16==4384(W)
连入电路中，若灯泡L2、L3、L4均能正常发光，
则灯泡L1
（ A）
A、也能正常发光
B、较另三个灯暗些
C、将会烧坏
D、不能确定
若输入电压为U，则灯 泡的额定电压为多大？ 电源输入功率多大？
n1
n2
五、电能的输送
｛ 1.减少电压
功率损失
减小输电线的电阻 减小输电电流
U损=Ir P损=I2r
交变电流 课件
瞬时值表达式为 i＝20sin 100πt A.
答案 (1)50 Hz (2)10 2 A (3)i＝20sin 100πt A
交变电流的产生 (1)正弦式交变电流的产生：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场 的轴匀速转动，产生交变电流(如图 3-3-1 所示)．
图3-3-1
(2)正弦式交流电的变化规律： ①电流、电压随时间按正弦规律变化． ②图象为正弦曲线：
二、描述交流电的各物理量的关系 周期(T)与频率(f)
周期与频率互为倒数关系，即 T＝1f或 f＝T1. 峰值与有效值
交变电流
一、交流发电机 1．发电原理： 由于转子的转动使得穿过线圈的 磁通量 发生 变化，在线圈中产生了感应电动势 ． 2．交变电流：大小、方向随时间做 周期性 变化的交流，简 称 交流 ． 方向 不变的电流叫直流．
二、正弦式交变电流 1．电流、 电压 随时间按正弦规律变化的电流叫做正弦式交流 电． 2．表达式：i＝ Imsin ωt u＝ Umsin ωt 3．正弦式交变电流的 it 图象或 ut 图象为正弦曲线．
三、描述交变电流的物理量 1．周期和频率 (1)交变电流完成 一次周期性变化 所需的时间叫做交变电流 的 周期 ，通常用 T 表示；交变电流在 1 s 内完成周期性变化 的 次数 叫做交变电流的 频率 ，通常用 f 表示．
(2)周期和频率的关系为 T＝1f. (3)T 和 f 的单位分别是秒(s)和 赫兹(Hz) ．
(1)对于正弦式交流电： Ie＝ Im2，Ue＝Um2，E＝Em2 (2)对于一般的交流电要根据有效值的定义去求．
有效值与平均值 (1)对于某交流电，它的有效值是恒定的，可以通过峰值求得． (2)交流电的平均值 E ＝nΔΔΦt ，而 E 在不同的时间 Δt 内是不同
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小结:
通过以上分析可知：线圈在匀强磁场中绕 垂直于磁场方向的轴匀速转动，可以得到按正 弦规律变化的交变电流,这种交变电流叫做正弦 式交变电流,简称正弦式电流.
在目前的电力系统中应用的大多是正弦式 电流.
作图时规定感应电动势正方向为dcbad
b a
c
c d
b
c
da
d
b a
ad
Em e
T/4
T/2
3T/4
【例2】 如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=2 T，匝数 n=6的矩形线圈abcd绕中心轴OO′匀速转动，角速度 ω=200 rad/s。已知ab=0.1 m，bc=0.2 m.
（1）感应电动势的最大值.
（2）设时间t=0时线圈平面与磁感线垂直，写出线圈中 感应电动势的瞬时值表达式；
O
a
d
(1)Em nBS 48v
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转换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为 最大
2、如图，匀强磁场的磁感应强度B=2 T，匝数n=6的矩 形线圈abcd绕中心轴OO′匀速转动，转速n=50 r/s。 已知 ab=0.1 m，bc=0.2 m，线圈的总电阻R=12Ω，
高中物理
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江苏教院附中
问题:若单匝线框从中性面开始转动,经过一段时间t,在这
一时刻整个线框产生的电动势又是多大?
中性面
θ
V3∥
试求： （1）线圈中感应电动势和感应电流的最大值；
（2）当ωt=30°时，线圈中感应电动势和感应电 流的瞬时值各是多大？
(1)、Em 24 (V ); Im 2 (A) a
(2)、e 12 (V );i (A) b
O
d B
c
O/
科学漫步
思考：若线框从垂直中性面开始计时，在t时刻线
第一节 交变电流
雅思高中高二物理备课组
【演示】手摇发电机 观察二极管的发光情况
交替发光
单向导电性
通过二极管的电流方向是周 期性变化的
线框中产生的感应电流方向是变化的
概念: 1.交变电流:
大小和方向都随时间做周期性的变化. 简称交流（AC） 2.直流电:
方向不随时间变化的电流（DC）
恒定电流:大小和方向不随时间变化的电流
c
V4
V4⊥
θ
a d
F
θ
V3⊥
V3
V4∥
H e1=BLab V3⊥+BLcd V4⊥
(θ=ωt )
=BL1v3sin wt+ BL1 V4sin wt =BL1wL2/2 sin wt+ BL1wL2/2 sin wt
峰值
=BWL1L2 sin wt= BWS sin wt
瞬时值 e nBssin t Em sin t
问题:若有n匝线框在匀速转动,整个线框的总电阻为r,外电 阻为R,则通过电阻的电流和电阻两端的电压分别是多少?
vu i
中性面
V4
θ
V3
e Emesin t
i Rr
u iR
i Em sin t Rr
i Im sin t
瞬时值 峰值
u
R R
r
Em
sin t
u Um sin t
O
π/2
π
3π/2
b a
c d
Tt
2π ωt
Im i Em=nBsω e Em sin t
O
T/4
T/2
3T/4
Tt
π/2
π
3π/2
2π ωt
n B s
Im R r i Im sin t
例1 线图象如图所示，由图示可知（ ACD ）
A、在A和C时刻线圈处于磁通量变化率最大位置 B、在A和C时刻穿过线圈的磁通量为最大 C、在B时刻到D时刻线圈转过的角度为π弧度 D、若从B时刻到D时刻经过0.01s，则在1s内交变电 流的方向改变100次
无论哪种发电机，转动的部分叫转子，不动的部分叫定子
返回
问题1
中 性 面 的 概 念
v1
A (B)
D(C) v2
电动势是零
思考:在这个位置磁通量是多大? Φ最大
此时线圈所在的平面叫做中性面 返回
问题2:整个单匝线框在与中性面垂直位置时产生 的感应电动势是多大?
D(c)
v4
中性面
v3 A(B)
e=Eab+Ecd=BL1v3+BL1v4=BL1L2ω=Bωs
思考:磁通量是多大? 0 返回
问题3
中 性 面
v5
D (c)
A(B) v6 AB, CD均不切割磁感线,
故电流为0
返回
问题4
D(c)
v6
中性面
v5 A(B)
Eab
BL1v5
BL1
L2 2
Ecd
BL1v6
BL1
L2 2
e=Eab+Ecd=BL1L2ω=Bωs
返回
×× ×C× ××
×× × B× ××
内．请写出从这一时间开始计时,
感应电动势随时间变化的关系式.
× ×
×× A××
× ×
× ×
××××× × ×C× × B× ×××××
e=nBSωsinωt （n=1）
思考：通过线圈在磁场中绕垂直于磁场的轴旋 转切割产生的电动势与线圈的形状是否有关？
作业：
1、课下阅读“科学漫步”了解有关交流发电机的 知识。
圈中的感应电动势？并画出图象。
e=nBsωcosωt=Emcosωt
e
Em
T/4
T/2
3T/4
Tt
O
π/2
π
3π/2
2π ωt
类比延伸
如图所示， ABC 是由均匀细导线
制成面积为S的等边三角形线框，× 它以 AC 为转轴，在磁感应强度 ×
× ×
A××
× ×
× ×
为 B 的恒定的匀强磁场中以恒定× 的角速度ω转动（俯视为逆时针旋× 转）, 磁场方向与 AC 垂直指向纸×
2、书面完成P33“问题与练习”第3、4、5题。
科学漫步 交流发电机
发电机的基本组成? 发电机的基本种类?
交流发电机简介
（1）发电机的基本组成： ①用来产生感应电动势的线圈（叫电枢） ②用来产生磁场的磁极 （2）发电机的基本种类 ①旋转电枢式发电机（电枢动磁极不动） ②旋转磁极式发电机（磁极动电枢不动）
回顾解释【演示1】中小灯泡为什么会闪亮?
Um u
U1
T/4
O
-U1
t1 π/2
T/2 t3 3T/4 t4
t2 π
3π/2
Tt
2π ωt
一个周期中闪亮几次?
巩固练习：
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t的变化如图
所示。下面说法中正确的（ D ）
B
b
c
O/
(2)e Em sin t 48sin 200t(v)
本节课小结: 1、交变电流:大小和方向都随时间做周期性的变化
2、正弦式交变电流的规律:(从中性面开始计时)
e Em sin t; i Im sin t; u Um sin t
峰值
3、中性面的特点： 磁通量最大为Φm； e=0；电流方向改变。
问题:
观察下列几个电流与时间的图象,判断哪些 是交变电流?
i
i
i
i
i
0
t0
0
t0
t0
t
t
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
（1）（2）（5）
定子
转子
电刷
交流电的的产生(以AB边为例)
甲
无
乙
有,B到A
丙
无
丁
有,从A到B
甲到乙、乙到丙的过程电流方向 丙到丁、丁到甲的过程电流方向
B A 电流方向发生改变 A B