人教版物理选修3-2全册精品课件 第五章第一节

二、交变电流的产生 [自主探究] 如图5－1－ 2所示，当线圈沿逆时针方向匀 速转动时，回答下列问题：
图5－1－2
(1)线圈由甲位置转到乙位置的过程中，AB边 A ，由丙位置转 B 到 _____ 中电流方向为从 _____ 到丁位置的过程中，AB边中电流方向为从 A 到_____ B ． _____ 甲 和_______ 丙 位置时线圈中没 (2)线圈转到______ 乙 和____ 丁 位置时电流最大． 有电流；转到_____ 成功发现 1．产生原理：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁
线圈产生的电动势最大，也可以这样认为，线
圈处于竖直位置时，磁通量为零，但磁通量的 变化率最大．
要点2
交变电流的变化规律分析
1.瞬时值表达式的推导
图5－1－6
若线圈平面从中性面开始转动，如图5－1－6， 则经过时间t：
2.峰值表达式 Em＝NBSω ＝NΦ mω Em Im＝ R＋ r Um＝ImR′
(1)线圈位于中性面时各边不切
(2)线圈垂直于中性面时，两边切割磁感线的速 度最大． 【精讲精析】 线框位于中性面时，线框平面
与磁感线垂直，穿过线框的磁通量最大，但此
时切割磁感线的两边的速度方向与磁感线平行, 即不切割磁感线，所以电动势等于零，此时穿
过线框的磁通量的变化率等于零，感应电动势
或感应电流的方向在此时刻变化．
第五章
交变电流
第五章
交变电流
第一节
交变电流
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学习目标：1.知道什么是交变电流，以及它与直流电的 区别． 2．了解交流电的产生原理，会推导正弦式交流电的表 达式．
3．会用数学函数表达式和图象描述交流电．
重点难点：1.正弦式交流电的表达式的推导． 2．正弦式交流电的瞬时表达式与图象．
新知初探自主学习
特别提醒：(1)瞬时值表达式与开始计时的位置 有关． ①若线圈从中性面开始计时，e＝Emsinωt. ②若线圈从位于与中性面垂直的位置开始计时， e＝Emcosωt.
(2)峰值与开始计时的
位置及线圈转动的时间无 关，与线圈形状无关，
与转轴的位置无关．
图5－1－7
例2
有一个正方形线圈的匝数为10匝，边
其中i、u、e分别表示电流、电压、电动势的 瞬时值 ___________ ，Im、Um、Em分别表示电流、电 最大值 ． 压、电动势的_____________ 2.正弦式交变电流的图象：如图5－1－3所示．
图5－1－3
3.几种不同类型的交变电流 实际应用中，交变电流有不同的变化规律， 常见的有以下几种，如图5－1－4所示．
场方向的轴 _________ 匀速 转动，线圈中产生的是
交变电流．
垂直 的位置． 2．中性面：线圈与磁场方向_______ 零 ， 线圈经过中性面时，感应电流大小为_____ 方向 发生改变． _______ 三、交变电流的变化规律 1.正弦式交变电流的瞬时值表达式 Imsinωt i＝______________ Umsinωt u＝________________ Emsinωt e＝________________
垂直于中性面时，穿过线框的磁通量为零，
切割磁感线的两边的速度方向与磁感线垂直, 有效切割速度最大，所以感应电动势最大，百度文库此时穿过线框的磁通量的变化率最大．故C、 D正确． 【答案】 CD
变式训练 1.如图5－1－5所示为演示交变电流产生的装 置图，关于这个实验，正确的说法是( )
图5－1－5
A．线圈每转动一周，指针左右摆动两次 B．图示位置为中性面，线圈中无感应电流 C．图示位置ab边的感应电流方向为a→b D．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化 率为零
【思路点拨】
先根据Em＝NBSω计算电动势
的最大值，再根据计时起点确定瞬时值表达 式是e＝Emsinωt还是e＝Emcosωt.
【精讲精析】 (1)交变电流电动势的峰值为 Em＝2nBLv＝nBSω ＝10×0.5×0.22×10π V≈6.28 V Em 电流的峰值为 Im＝ R ≈6.28 A.
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( 最大 A．当线框位于中性面时，线框中感应电动势
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
【思路点拨】 割磁感线．
图5－1－4
要点探究讲练互动
要点1 中性面及其垂直位置的特性比较
中性面 中性面的垂直位置
图 示
中性面 位置 磁通量 磁通量变化率 感应电动势 感应电流 电流方向
中性面的垂直位置
线圈平面与磁场 线圈平面与磁场平 垂直 行
最大 零 零 零 改变 零 最大 最大 最大 不变
例1
(2012· 石家庄二中高二检测)矩形线框绕 )
解析：选C.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．
线圈处于图示位置时，ab边向右运动，由右手 定则，ab边的感应电流方向为a→b；线圈平面 与磁场方向平行时，ab、cd边垂直切割磁感线,
(2)感应电动势的瞬时值表达式为
e＝Emcosωt≈6.28cos10πt V.
(3)线圈转过60°，感应电动势
长为20 cm，线圈总电阻为1 Ω，线圈绕OO′轴 以10π rad/s的角速度匀速转动，如图5－1－7, 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峰值、电
流的峰值分别是多少？
(2)写出感应电动势随时间变化的表达式． (3)线圈从图示位置转过60°时，感应电动势
的瞬时值是多大？
一、交变电流
[自主探究] 图5－1－1中，A、B图象所描述的电流的共同 点是：电流的大小和方向都随时间做周期性 变化； C、D图象所描述的电流的共同点是： 方向 不随时间变化． 电流_________
图5－1－1 成功发现 大小和方向 都随时间做周期性变化 1．交变电流： _____________ 的电流，称为交变电流，简称交流(AC)． 2．直流：方向不随时间变化的电流称为直流(DC)．