高中物理第二章交变电流第一节认识交变电流第二节交变电流的描述课件粤教版
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2022秋新教材高中物理第三章交变电流第一节认识交变电流课件粤教版选择性必修第二册
三、用公式描述交变电流 1．填一填 (1)感应电动势的瞬时表达式推导：
设 ab 和 cd 的长度为 l，ad 边的长度为 l′，磁感应强度为 B，线圈平面从 中性面开始转动的角速度为 ω，经时间 t 后转至如图所示位置，则 ab 和 cd 边垂直切割磁感线的速度为 v⊥＝ω·l′2 ·sin ωt。
2．判一判
(1)大小不变，方向随时间做周期性变化的电流为直流。
(×)
(2)只要方向随时间做周期性变化的电流即为交变电流。
(√ )
(3)手机充电器输出的是直流。
(√ )
3．选一选 如图所示的图像中表示交变电流的是( )
解析：B、C两图像中，虽然电流大小随时间做周期性变化，但电流方向不变， 故不是交变电流。 A图中电流的方向没发生变化，不是交变电流。D图中，电 流的大小、方向均随时间做周期性变化，是交变电流，故D正确。 答案：D
(2)电容器的耐压值不能低于交变电流的峰值，否则会损坏。
【重难释解】 1．交变电流的峰值 (1)由交变电动势的表达式 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，因此如图所示几种情况，若 N、B、S、ω 相同，则电动势的最大值相同。
[答案] (1)a→d→c→b→a (2)e＝314cos(100πt)V (3)0.1 C
正弦式交变电流瞬时值表达式的书写技巧 (1)确定正弦式交变电流的峰值，根据已知图像读出或由公式 Em＝NBSω 求出相应峰值。 (2)确定线圈的角速度：可根据线圈的转速或周期由 ω＝2Tπ＝2πf 求出， f 表示线圈的频率也可表示每秒的转数。 (3)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式。 ①线圈从中性面位置开始转动，则 e-t、i-t、u-t 图像为正弦函数图像，函 数式为正弦函数。 ②线圈从垂直中性面位置开始转动，则 e-t、i-t、u-t 图像为余弦函数图像， 函数式为余弦函数。
认识交变电流第二节交变电流的描述
根据欧姆定律，纯电阻电路中的电流 大小与电压成正比，而与频率无关。
电感对交变电流阻碍作用
1 2
感抗
电感对交变电流具有阻碍作用，这种阻碍作用称 为感抗。感抗的大小与电感量L和交变电流的频 率f成正比。
电流滞后电压90度
在电感电路中，交变电流的电流相位滞后于电压 相位90度。
3
储存磁场能量
电感在交变电流作用下会储存磁场能量，并在电 流减小时释放能量。
合理配置用电设备
加强员工安全培训
企业应根据生产需要合理配置用电设备， 避免设备超负荷运行，降低能耗和生产成 本。
企业应加强对员工的用电安全培训，提高 员工的安全意识和操作技能，确保员工能 够正确使用和维护设备。
城市轨道交通系统供电方式选择
直流供电方式
城市轨道交通系统可采用直流供电方式，通过整流器将交流 电转换为直流电供给列车使用。这种方式具有简单、可靠、 维护方便等优点，但需要较大的整流设备和较多的电缆。
交流供电方式
城市轨道交通系统也可采用交流供电方式，直接通过变压器 将高压交流电降压后供给列车使用。这种方式具有节省电缆 、减少电能损耗等优点，但需要解决列车运行时产生的谐波 和无功补偿等问题。
06 总结回顾与拓展延伸
关键知识点总结回顾
交变电流的产生
通过交流发电机产生，其基本 原理是电磁感应。
交变电流的周期性变化
在使用电器时，要注意用电安 全，不要随意拆卸、修理电器
，避免发生触电事故。
企业生产线上设备用电管理规范
严格执行用电安全制度
定期进行设备检查和维护
企业应建立用电安全管理制度，明确各级 管理人员和操作人员的职责，确保用电安 全。
企业应定期对生产线上的设备进行检查和 维护，确保设备处于良好状态，避免因设 备故障引发事故。
2014秋(配粤教版,选修3-2)物理同步导学课件：第二章 交变电流2.4-5
三、电容器对交变电流的阻碍作用 1． 实验探究： 如图 2-4-5 所示， 把白炽灯和电容器串联起来， 然后分别接在直流电源上和交流电源上，调整两个电源的有效值 相等，观察灯泡的发光情况．
图 2-4-5
2．实验现象：接通直流电源，灯泡不亮，接通交流电源时， 较暗 ． 灯泡______ 发光 ，但和没有电容器接入时相比______
交流 、隔______ 直流 ”。 1．甲图为隔直流 ______电容器，作用是“通______ 高频旁路电容器， 高频 、 低频 ”。 2． 乙图为________ 作用是“通______ 阻______
思考：电阻、电容器、电感器、在直流电路、交流电路中的 作用有何不同？
【答案】电阻在电路中对电流有阻碍作用且对直流、交流、 高频、低频的阻碍作用都相同；电感器对直流的阻碍作用很小， 对交流电的阻碍作用随频率的升高而增大，电容器不能通过直流 电，对交流电的阻碍作用随频率的升高而减小．
【例 1】 如图 2(4、5)7 所示，甲、乙是规格相同的灯泡， 接线柱 a、b 接电压为 u 的直流电源时，无论电源的正极接哪一 个接线柱，甲灯均能正常发光，乙灯完全不亮．
图 2(4、5)7
当 a、b 接电压的有效值为 u 的交流电源时，甲灯发出微弱 的光，乙灯能正常发光，则下列判断正确的是( ) A．与甲灯串联的元件 x 是电容器，与乙灯串联的元件 y 是 电感器 B．与甲灯串联的元件 x 是电感器，与乙灯串联的元件 y 是 电容器 C．与甲灯串联的元件 x 是二极管，与乙灯串联的元件 y 是 电容器 D．与甲灯串联的元件 x 是电感器，与乙灯串联的元件 y 是 二极管
决定 因素
由导体本身 由导体本身的 (长短、粗细、 自感系数和交 由电容的大小和交 材料，与温度 流电的频率决 流电的频率决定 有关)决定 定
第2节 交变电流的描述
第2节 交变电流的描述学习目标要求核心素养和关键能力1.知道交变电流的周期、频率的概念，掌握 T 、f 、ω之间的关系。
2．理解交变电流的峰值、有效值的概念，会根据电流的热效应计算电流的有效值。
3．理解正弦式交变电流的公式和图像。
1.科学思维利用等效的思想理解“电流热效应”的概念。
2．关键能力数形结合分析问题的能力。
一、周期和频率1．周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间，通常用T 表示，单位是秒。
2．频率：交变电流完成周期性变化的次数与所用时间之比叫作它的频率。
数值等于交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数。
通常用f 表示，单位是赫兹。
3．T 、f 、ω三者之间的关系(1)周期与频率的关系：f ＝1T 或T ＝1f 。
(2)角速度与频率的关系：ω＝2πf 。
二、峰值和有效值1．峰值：交变电流的最大值。
峰值I m 或U m ，用来表示电流的强弱或电压的高低。
2．有效值定义：让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交变电流的一个周期内它们产生的热量相等，则这个恒定电流的数值就叫作这一交变电流的有效值。
3．正弦式交变电流的有效值与峰值的关系理论计算表明，正弦式交变电流的有效值I 、U 与峰值I m 、U m 之间的关系为I ＝I m 2＝0.707I m ，U ＝U m2＝0.707U m 。
【判一判】(1)正弦式交变电流的正负两部分是对称的，所以有效值为零。
(×)(2)交变电流的有效值就是一个周期内的平均值。
(×)(3)一个正弦式交变电流的峰值同周期、频率一样是不变的，但有效值是随时间不断变化的。
(×)(4)交流电路中，交流电压表、交流电流表的测量值都是有效值。
(√)三、正弦式交变电流的公式和图像1．正弦式交变电流的公式和图像可以详细描述交变电流的情况。
若线圈通过中性面时开始计时，交变电流的图像是正弦曲线。
2．若已知电压、电流最大值分别是U m、I m，周期为T，则正弦式交变电流电压、电流表达式分别为u＝U m sin__2πT t，i＝I m sin__2πT t。
高中物理-交变电流 课件
值和平 均值
（1）瞬时值 i Im sin t
Im
Em R
（2）峰值 瞬时值 i 的最大值Im
（3）有效值 I Im
2
W UIt
P UI Q I 2Rt
（4）平均值 I E
R
Rt
电量
q
It
R
二. 变压器的特点与规律
1、变压器的特点
I1
∽ U1
n1 n2
I2 U2 ∽
2、变压器的规律 （1）一对一： （2）一对多：
如图所示,电路中的变压器为理想变压器,S 为单刀双掷开关,P是滑动变阻器R的滑动触 头,U1为加在原线圈两端的交变电压,I1、I2分 别为原线圈和副线圈中的电流．下列说法正 确的是( )
谁不变,谁变了,导致了什么变化。
三. 电能的输送
高压输电的电路结构图
第一个回路 第二个回路 第三个回路
I1 I2
R
U1
U2
ΔU
∽
n1
n2
P1
P2
I3 I4
U3 n3
U4 n4
×
P3
P4
升压变压器
降压变压器
例题：如图所示,设T1的输入电压U1一定,当用户
消耗的电功率变大时,有( )
A．P2变大,P3变大 B．P1变小,P2变小
A
C．U2变小,U3变小
D．U2变小,U4变大
课堂小结
一、复习了交变电流的有关知识； 二、学会了电路的动态分析问题； 三、理顺了电能输送的复杂问题。
如图所示是一交变电流的i－t图象,则该交变
电流的有效值为( )
2 30 A 3
一. 交变电流的描述
1、交变电流的特点
【能力提升】 1、对于如图所示的电流i随时间t做周期性
（1）瞬时值 i Im sin t
Im
Em R
（2）峰值 瞬时值 i 的最大值Im
（3）有效值 I Im
2
W UIt
P UI Q I 2Rt
（4）平均值 I E
R
Rt
电量
q
It
R
二. 变压器的特点与规律
1、变压器的特点
I1
∽ U1
n1 n2
I2 U2 ∽
2、变压器的规律 （1）一对一： （2）一对多：
如图所示,电路中的变压器为理想变压器,S 为单刀双掷开关,P是滑动变阻器R的滑动触 头,U1为加在原线圈两端的交变电压,I1、I2分 别为原线圈和副线圈中的电流．下列说法正 确的是( )
谁不变,谁变了,导致了什么变化。
三. 电能的输送
高压输电的电路结构图
第一个回路 第二个回路 第三个回路
I1 I2
R
U1
U2
ΔU
∽
n1
n2
P1
P2
I3 I4
U3 n3
U4 n4
×
P3
P4
升压变压器
降压变压器
例题：如图所示,设T1的输入电压U1一定,当用户
消耗的电功率变大时,有( )
A．P2变大,P3变大 B．P1变小,P2变小
A
C．U2变小,U3变小
D．U2变小,U4变大
课堂小结
一、复习了交变电流的有关知识； 二、学会了电路的动态分析问题； 三、理顺了电能输送的复杂问题。
如图所示是一交变电流的i－t图象,则该交变
电流的有效值为( )
2 30 A 3
一. 交变电流的描述
1、交变电流的特点
【能力提升】 1、对于如图所示的电流i随时间t做周期性
2019年高中物理第二章交变电流第一二节认识交变电流交变电流的描述课件粤教版选修
1．有一个正方形线框的线圈匝数为 10 匝，边长为 20 cm，
线框总电阻为 1 Ω，线框绕 OO′轴以 10π rad s 的角速
度匀速转动，如图 2-1-5 所示，垂直于线框平面向里的
匀强磁场的磁感应强度为 0．5 T，求：
图 2-1-5
(1)该线框产生的交变电流电动势最大值、电流最大值分别是
峰值越大，则瞬时值也越大。
(×)
(5)交变电流的图像均为正弦函数图像或余弦函数图像。
(×)
(6)线圈绕垂直磁场的转轴匀速转动的过程中产生了正弦交变电流，
感应电动势的图像、感应电流的图像形状是完全一致的。 (√)
2．合作探究——议一议 (1)中性面是任意规定的吗？
提示：不是。中性面是一个客观存在的平面，即与磁感线垂
(√)
(2)在匀强磁场中线圈绕垂直磁场的转轴匀速转动通过中性面时，感
应电流为零，但感应电流为零时，不一定在中性面位置。 (×)
(3)表达式为 e＝Emsin ωt 的交变电流为正弦式交变电流，表达式为
e＝Emsinωt＋π2的交变电流也是正弦式交变电流。
(√)
(4)线圈绕垂直磁场的转轴匀速转动的过程中产生了正弦交变电流，
匀速转动，如图 2-1-11 甲所示，产生的交变电动势的图像如
线圈在匀速转动过程中，从图示位置开始计时。写
出交变感应电动势瞬时值的表达式。 [思路点拨]
图 2-1-4
[解析] 当线圈平面经过中性面时开始计时，则线圈在时间 t
内转过的角度为 ωt，于是瞬时感应电动势 e＝Emsin ωt。
其中 Em＝NBSω。 由题意知 N＝50，B＝0．5 T，S＝0．48 m2，
()
图 2-1-9
《认识交变电流》课件
交流电的产生过程
交流电的产生
当发电机转子绕组中的电流发生 变化时，就会产生旋转磁场，这 个旋转磁场与定子绕组相互作用 产生感应电动势，从而产生交流
电。
交流电的特性
交流电的电压和电流的大小和方 向均随时间作周期性变化，具有 频率、幅值和相位三个基本参数
。
交流电的应用
交流电广泛应用于工业、商业和 家庭等领域，如电动机的驱动、
THANKS
感谢观看
照明、加热等。
交流电的波形图
01
02
03
正弦波交流电
在理想情况下，交流电的 波形是正弦波。正弦波具 有固定的频率、幅值和相 位。
波形图分析
通过分析波形图，可以了 解交流电的频率、幅值和 相位等参数，从而了解交 流电的基本特性。
非正弦波交流电
在实际应用中，由于各种 因素的影响，交流电的波 形可能会发生畸变，不再 是标准的正弦波。
使用绝缘材料、避免接触裸露的 电线、不私拉乱接电线等措施可 有效预防触电事故的发生。
切断电源 心肺复苏 医疗救治 防护措施
一旦发现有人触电，应立即切断 电源或使用绝缘物体将受害者与 电源分离。
尽快将受害者送往医院接受进一 步治疗。
05
交变电流在生活中的应用
Chapter
家用电器中的交流电
电视机
电视机是家庭中常见的电器，它 使用交流电来驱动内部的电子元
交流电对人体的伤害
电击
交流电会对人体造成电击 ，导致肌肉痉挛、心跳异 常甚至呼吸停止。
电热灼伤
交流电在人体内产生的热 量会导致皮肤灼伤、组织 坏死。
电离辐射
交流电产生的磁场会对人 体产生微弱的电离辐射， 长期接触可能对人体健康 产生影响。
高中物理第二章交变电流第一节认识交变电流课件粤教版选修32
第十九页，共42页。
【典例 1】 当摇动手摇交流发电机时，发现小灯泡
闪烁．此时流过小灯泡的电流是( )
A．交流电
B．直流电
C．恒定电流
D．涡流
解析：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，而恒定电流是指大小与方向均不变的电
流，涡流是感应电流，
第二十页，共42页。
而手摇交流发电机产生的是交流电，故 A 正确，B、 C、D 错误．
提示：(1)线圈平面与中性面垂直时，穿过线圈的磁 ΔΦ
通量 Φ＝0，但磁通量的变化率 最大，感应电动势最大， Δt
感应电流最大． (2)线圈经过中性面时，电流方向将发生改变．
第三十页，共42页。
1．两个特殊位置的特点．
(1)线圈平面与中性面重合(S⊥B)时，Φ最大，ΔΔΦt ＝
0，e＝0，i＝0，电流方向将发生改变．
第二十七页，共42页。
当线圈转到图丁的位置时，线圈中的电流方向为：a →d→c→b，故 D 错误．
答案：B
第二十八页，共42页。
拓展二 两个特殊位置的比较
矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转 动时．
(1)线圈在什么位置感应电动势最大？ (2)线圈在什么位置电流的方向发生改变？
第二十九页，共42页。
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．
第十二页，共42页。
判断正误 (1) 只 要 闭 合 线 圈 在 磁 场 中 转 动 就 会 产 生 交 变 电 流．(×) (2)矩形闭合线圈绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动， 当线圈与磁感线平行时，磁通量最小，电动势最大．(√)
(2)线圈平面与中性面垂直(S∥B)时，Φ＝0，ΔΔΦt 最
【典例 1】 当摇动手摇交流发电机时，发现小灯泡
闪烁．此时流过小灯泡的电流是( )
A．交流电
B．直流电
C．恒定电流
D．涡流
解析：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，而恒定电流是指大小与方向均不变的电
流，涡流是感应电流，
第二十页，共42页。
而手摇交流发电机产生的是交流电，故 A 正确，B、 C、D 错误．
提示：(1)线圈平面与中性面垂直时，穿过线圈的磁 ΔΦ
通量 Φ＝0，但磁通量的变化率 最大，感应电动势最大， Δt
感应电流最大． (2)线圈经过中性面时，电流方向将发生改变．
第三十页，共42页。
1．两个特殊位置的特点．
(1)线圈平面与中性面重合(S⊥B)时，Φ最大，ΔΔΦt ＝
0，e＝0，i＝0，电流方向将发生改变．
第二十七页，共42页。
当线圈转到图丁的位置时，线圈中的电流方向为：a →d→c→b，故 D 错误．
答案：B
第二十八页，共42页。
拓展二 两个特殊位置的比较
矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转 动时．
(1)线圈在什么位置感应电动势最大？ (2)线圈在什么位置电流的方向发生改变？
第二十九页，共42页。
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．
第十二页，共42页。
判断正误 (1) 只 要 闭 合 线 圈 在 磁 场 中 转 动 就 会 产 生 交 变 电 流．(×) (2)矩形闭合线圈绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动， 当线圈与磁感线平行时，磁通量最小，电动势最大．(√)
(2)线圈平面与中性面垂直(S∥B)时，Φ＝0，ΔΔΦt 最
【课件】交变电流的描述 高二物理同步课件(人教版2019选择性必修第二册)
Q交=2（Q1+Q2）=2.8J
Q交 I Rt 带入数据得： 2.8 I 1 1
2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
直
2
直
I 直 1.67A
三、有效值
2.有效值：让交流和恒定电流分别通过大小相同电阻，如果在相同时间（一个周期内）
它们产生的热量相等，而这个恒定电流是I、电压是U，我们就把这I、U叫做这个交流
的有效值。
Q交 (4 2 )2 R 1 (3 2 )2 R 1 50R
所以50R=I2Rt，解得I=5A
三、有效值
3.有效值与峰值的关系
理论计算表明，正弦交流电的峰值与有效值有以下关系：
Em
E
0.707 Em
2
Um
U
0.707U m
2
Im
I
0.707 I m
2
上述关系只限于正弦交变电流，对其他形式的交变电流并不适用。需按定义计算。
(2)负载电压u随时间变化的规律：
u U m sin t
(3)电流i随时间变化的规律：
i I m sin t
思考与讨论：
正弦式交变电流的大小和方向都随时间发生周期性变化，那么
我们如何描述这种电流的变化特征呢？
一、周期和频率
线圈转
动一周
电压、电流都发生一次周期性变化
e=Emsinωt
u=Umsinωt
名称
瞬时值
最大值
物理含义
重要关系
适用情况
交变电流某一时刻的值
e＝Emsin ωt
i＝Imsin ωt
分析交变电流在某一时
最大的瞬时值
Em＝NBSω
Em
Im
2014秋(配粤教版,选修3-2)物理同步导学课件：第二章 交变电流2.7
(双选)在远距离输电时， 输送的电功率为 P， 输电电压 为 U，所用导线电阻率为 ρ，横截面积为 S，总长度为 L，输电线 上损失的电功率为 P′，用户得到的电功率为 P 用，则 P′、P 用 的关系式正确的是( ) U2S P2ρL A．P′＝ B．P′＝ 2 ρL US U2S PρL C．P 用＝P－ D．P 用＝P(1－ 2 ) ρL US
【特别提醒】 (1)分析电压损失时，注意 U 和 ΔU 的区别，U 是输电电压， ΔU 是输电线上损失的电压． (2)交流输电时，导线不但有电阻，还有线路的电感，电容产 生的感抗和容抗，但高中阶段计算中，可将输电线看做纯电阻电 2 Δ U 路，ΔU＝IR、ΔP＝I2R＝ ＝ΔUI 等公式都成立． R
用户
＝
【特别提醒】 (1)发电站的输送功率取决于用户消耗的功率， 不是由发电站 输出的功率决定用户和线路消耗的功率． (2)计算变压器的匝数比，可利用变压比计算，也可利用电流 比计算，采用哪种方法，应通过分析已知条件确定．
【例 2】 有条河流，流量 Q ＝2 m3/s，落差 h＝5 m，现利 用其发电，若发电机总效率为 50%，输出电压为 240 V，输电线 总电阻 R＝30 Ω，允许损失功率为输出功率的 6%，为满足用电 的需求，则该输电线路所使用的理想的升压、降压变压器的匝数 比各是多少？能使多少盏“220 V，100 W”的电灯正常发光？(g ＝10 m/s2)
【例 1】 （双选）在远距离输电中，当输电线的电阻和输送 的电功率不变时，那么( ) A．输电线路上损失的电压与输送的电流成正比 B．输电的电压越高，输电线路上损失的电压越大 C．输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比 D．输电线路上损失的功率跟输电线上的电流成正比
解析：输电线路上损失电压 ΔU＝IR，在 R 一定时，ΔU 和 I P 成正比．若 U 越高，I＝ ，I 越小，那么 ΔU 越小．输电线路上 U P P2 2 损失的功率 ΔP＝I R，当 P 一定时，I＝ .所以 ΔP＝( ) R.即 ΔP U U 和 U 的平方成反比，跟 I 的平方成正比，故 A、C 正确． 答案：AC ►题后反思 输电线路上的功率损失有多种表达形式，但是各种表达形式 中要搞清哪一个物理量表示什么物理意义，否则很容易造成公式 的混淆．
交变电流的描述ppt-示范课件1
(1)求该处地磁场的磁感应强度 B； (2)从铜芯线所在平面与该处地磁场平行开始计时，求其转 过四分之一周的过程中，通过电流表的电荷量 q； (3)求铜芯线转动一周的过程中，电路产生的焦耳热 Q.
答案：(1)2×10－5 T (2)4×10－6 C (3)7.2×10－9 J
交变电流的描述ppt-示范课件1PPT-精 品课件 （实用 版）
也相等，即f甲＝f乙，C正确；ΔΦ＝Φ甲－Φ乙＝
π 3
，频率相同，相
位差不变，D正确．
交变电流的描述ppt-示范课件1PPT-精 品课件 （实用 版）
交变电流的描述ppt-示范课件1PPT-精 品课件 （实用 版）
交变电流的描述ppt-示范课件1PPT-精 品课件 （实用 版）
交变电流的描述ppt-示范课件1PPT-精 品课件 （实用 版） 交变电流的描述ppt-示范课件1PPT-ห้องสมุดไป่ตู้ 品课件 （实用 版）
交变电流的描述ppt-示范课件1PPT-精 品课件 （实用 版）
1．在下列四幅交流电的图象中，能正确反映我国居民生活
(1)电气设备的铭牌上标出的电压值、电流值；(2)交流电压 表测量的数值；(3)电容器上的标称电压值分别指的是有效值还 是最大值．
提示：(1)有效值 (2)有效值 (3)最大值
考点一
交变电流的周期和频率
1．周期 交变电流完成一次周期性变化所需的时间，叫做它的周期， 通常用 T 表示，单位是秒(s)． 2．频率 交变电流在 1 s 内完成周期性变化的次数叫做它的频率，通 常用 f 表示，单位是赫兹，简称赫，符号是 Hz.
3．周期 T、频率 f 及角速度 ω 之间的关系 T＝1f或 f＝T1，ω＝2Tπ＝2πf. 4．物理意义 交变电流的周期和频率都是描述交变电流变化快慢的物理 量．周期越大，电流变化越慢；频率越高，电流变化越快．
第一节认识交变电流第二节交变电流的描述-PPT精品
2019/12/28
2．其他交变电流
2019/12/28
图2－1－3
思考感悟 2．交变电流的大小是否一定变化？它与直流电的 最大区别是什么？ 提示：交变电流的大小不一定变化，如方形波电流， 它与直流电的最大区别是方向发生周期性的变化．
2019/12/28
核心要点突破
一、怎样理解交变电流产生的原理 1．产生原理：在匀强磁场中，让一矩形线圈绕垂直 于磁场方向的轴匀速转动时，就得到了大小和方向 都随时间变化的交变电流．
2019/12/28
解析：选C.线圈在磁场中匀速转动时，在电路中 产生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， 故A项错；线圈平面垂直于磁感线的位置称为中性 面，显然图示位置不是中性面，所以B项也不对； 线圈处于图示位置时，ab边向右运动，由右手定 则，ab边的感应电流方向由a→b；线圈平面与磁 场方向平行时，ab、cd边垂直切割磁感线，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．
2019/12/28
特别提醒：(1)用物理图象反映某些物理量的变化 过程，可对整个变化过程或某一瞬态进行深入研 究． (2)根据交流电的图象画出穿过线圈的磁通量Φ随 时间t变化的图象，两图象周期相同．
2019/12/28
即时应用 (即时突破，小试牛刀) 4.
2019/12/28
图2－1－9
(单选)如图2－1－9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＝0°时 (如图)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( )
2．其他交变电流
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图2－1－3
思考感悟 2．交变电流的大小是否一定变化？它与直流电的 最大区别是什么？ 提示：交变电流的大小不一定变化，如方形波电流， 它与直流电的最大区别是方向发生周期性的变化．
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核心要点突破
一、怎样理解交变电流产生的原理 1．产生原理：在匀强磁场中，让一矩形线圈绕垂直 于磁场方向的轴匀速转动时，就得到了大小和方向 都随时间变化的交变电流．
2019/12/28
解析：选C.线圈在磁场中匀速转动时，在电路中 产生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， 故A项错；线圈平面垂直于磁感线的位置称为中性 面，显然图示位置不是中性面，所以B项也不对； 线圈处于图示位置时，ab边向右运动，由右手定 则，ab边的感应电流方向由a→b；线圈平面与磁 场方向平行时，ab、cd边垂直切割磁感线，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．
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特别提醒：(1)用物理图象反映某些物理量的变化 过程，可对整个变化过程或某一瞬态进行深入研 究． (2)根据交流电的图象画出穿过线圈的磁通量Φ随 时间t变化的图象，两图象周期相同．
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即时应用 (即时突破，小试牛刀) 4.
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图2－1－9
(单选)如图2－1－9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＝0°时 (如图)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( )
高中物理 第二章 交变电流 第一节认识交变电流课件 粤教版选修32
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，通过线圈的磁通量的绝对值最小
22
第二十二页，共31页。
例3、线圈从中性面开始转动，角速度是ω，线圈中的感应
电动势的峰值是Em，那么(nà me)在任一时刻t感应电动势的瞬时值e
为
．若电路总电阻为Ｒ，则感应电流的
12
第十二页，共31页。
B⊥S
中v∥性B (zhōng xìng) 面
Φ最大 E=0 I=0
B∥S
Φ=0
v⊥B
E、I最大
感应电流(gǎnyìng diàn liú)方向b到a
13
第十三页，共31页。
判断此位置有没有感应电流(gǎnyìng diàn liú)，方 向怎么样？
V//B
N
b
N
c
a
v
a
则发电机的感应(gǎnyìng)电e动势NBSsin t Em sin t
即电路(diànlù)中将产生按正弦规律变化的交变电流
电流随时间变化的关系是 电压随时间变化的关系是
I Im sin t U Um sin t
10
第十页，共31页。
如图所示，t=0时，
=0，此时的感应电动势e=0，
线圈平面与磁场垂直
i
t
A
B
C
D
28
第二十八页，共31页。
4.一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位
于线圈平面(píngmiàn)内的固定轴转动，线T圈2 中
的感应电动势随时间的变化规律如图 T1
T3 T4
所示，下面说法中正确的是( D )
A.T1时刻通过线圈(xiànquān)的磁通量为零
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π
E ＝NΔΔΦt ，Δt＝ω6 ，ΔΦ＝BL2sin 30°，
图8
代入数据解得 E ＝6π2 V.
1234
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知识梳理
正弦式交变电流的产生条件及中性面的特点： (1)正弦式交变电流的产生条件：将闭合矩形线圈置于 匀强 磁场中，并绕 __垂__直__磁__场__方向的轴 匀速 转动． (2)中性面：线圈平面与磁感线 垂直 时的位置． ①线圈处于中性面位置时，穿过线圈的Φ 最大 ，但线圈中的电流 为__零___． ②线圈每次经过中性面时，线圈中感应电流的方向都要改变．线圈转动一 周，感应电流的方向改变 两 次．
图4
(2)从开始计时经310 s 时线圈中的感应电流的瞬时值；
答案 5 3 2A
解析 将 t＝310 s 代入感应电动势瞬时值表达式中，
得 e′＝50sin (10π×310) V＝25 3 V，
图4
对应的感应电流 i′＝Re＋′r＝52 3 A.
(3)外电路R两端电压瞬时值的表达式. 答案 u＝40sin 10πt V
B.穿过线圈的磁通量为零
√C.线圈所受的安培力为零
√D.线圈中的电流为零
图7
1234
4.如图8所示，匀强磁场的磁感应强度B＝
2 π
T，边长L＝10
cm的正方形
线圈abcd共100匝，线圈电阻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)转动过程中线圈中感应电动势的最大值.
即学即用
判断下列说法的正误． (1)只要线圈在磁场中转动，就可以产生交变电流．( × ) (2)线圈在通过中性面时磁通量最大，电流也最大．( × ) (3)线圈在通过垂直中性面的平面时电流最大，但磁通量为零．( √ ) (4)线圈在通过中性面时电流的方向发生改变．( √ )
二、用函数表达式描述交变电流 导学探究 如图2是图1中线圈ABCD在磁场中绕轴OO′转动时的截面图．线圈平面 从中性面开始转动，角速度为ω.经过时间t，线圈转过的角度是ωt，AB边 的线速度v的方向跟磁感线方向间的夹角也等于ωt.设AB边长为L1，BC边 长为L2，线圈面积S＝L1L2，磁感应强度为B，则： (1)甲、乙、丙中AB边产生的感 应电动势各为多大？ 答案
即学即用
判断下列说法的正误． (1)当线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴做匀速圆周运动，线圈中的电流就 是正(或余)弦式电流．( √ ) (2)正弦式交流电在一个周期里，电流有一个最大值，一个最小值．( × ) (3)若某一闭合线圈中产生正弦式交流电，当电动势达到最大值时，线圈中 的电流不一定达到最大值．( × )
即学即用
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′轴以10π rad/s的角速度匀速
转动，如图3所示，匀强磁场的磁感应强度为0.5 T，该
线圈产生的交变电流电动势的峰值为 6.28 V ，电流的
峰值为 6.28 A ，若从中性面位置开始计时，感应电动
势的瞬时值表达式为 e＝6.28sin 10πt V ． 答案 解析
题型探究
达标检测
1
知识探究
一、交变电流的产生 导学探究 假定线圈绕OO′轴沿逆时针方向匀速转动，如图1甲至丁所示．请分析 判断：
图1 (1)线圈转动一周的过程中，线圈中的电流方向的变化情况． 答案
(2)线圈转动过程中，当产生的感应电流有最大值和最小值时线圈分别在 什么位置？ 答案
图1 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，此时线圈所处的平面称为中性面．
图3
三、用图象描述交变电流
导学探究 由正弦式电流的电动势e＝Emsin ωt，电流i＝Imsin ωt和电压u＝Umsin ωt 分别画出e－t、i－t、u－t图象．答案
知识梳理
从正弦式交变电流的图象可以解读到以下信息： (1)交变电流的周期T、峰值Im或者Em. (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；也可根据电流或者电压峰值找出线圈平行磁 感线的时刻． (3)判断线圈中磁通量Φ最小、最大的时刻及磁通量变化率ΔΔΦt 最小的时刻． (4)分析判断i、e大小和方向随时间的变化规律．
2
题型探究
一、交变电流的产生
例1 (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 答案 解析 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的方向就改变一次 √D.线框经过中性面时，各边切割磁感线的速度为零
的感应电流为正，则图中能反映线圈中感应电流i随时
间t变化的图象是 答案 解析
图6
√
技巧点拨 1.从中性面开始计时是正弦曲线，从垂直中性面开始计时是余弦曲线. 2.由楞次定律或右手定则判断感应电流的方向.
3
达标检测
1.(多选)如图所示的图象中属于交变电流的有 答案 解析
√
√
√
选项A、B、C中e的方向均发生了变化，故它们属于交变电流，但不是 正弦式交变电流；选项D中e的方向未变化，故是直流.
知识梳理
交变电流的瞬时值、峰值表达式 (1)正弦式交变电流电动势的瞬时值表达式： ①当从中性面开始计时：e＝ Emsin ωt . ②当从与中性面垂直的位置开始计时：e＝ Emcos ωt . (2)正弦式交变电流电动势的峰值表达式：
Em＝__n_B_S_ω__
与线圈的形状 无关 ，与转动轴的位置 无关 ．(填“有关”或“无关”)
1234
2.(多选)下列各图中，线圈中能产生交变电流的有 答案
√
√
√
1234
3.(多选)如图7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， 线圈中产生的交变电流按照如图乙所示的余弦规律变化，则在t＝2πω 时刻
答案 解析
A.线圈中的电流最大
总结提升
搞清两个特殊位置的特点： (1)线圈平面与磁场垂直时：e为0，i为0，Φ为最大，ΔΔΦt 为0. (2)线圈平面与磁场平行时：e为最大，i为最大，Φ为0，ΔΦ 为最大.
Δt
二、交变电流的变化规律
1.峰值表达式 Em＝NBSω，Im＝RE＋mr＝NRB＋Sωr ，Um＝ImR＝NRB＋SωrR 2.正弦交变电流的瞬时值表达式 (1)从中性面位置开始计时 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.
线圈的形状无关.如图5所示，若线圈的面积与例2中题图所示线圈面积相
同，则答案完全相同.
三、交变电流的图象
例3 处在匀强磁场中的矩形线圈abcd以恒定的角速度
绕ab边转动，磁ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ方向平行于纸面并与ab边垂直.在t
＝0时刻，线圈平面与纸面重合，如图6所示，线圈的
cd边离开纸面向外运动.若规定沿a→b→c→d→a方向
答案 2 2 V
解析 设转动过程中感应电动势的最大值为Em， 则 Em＝NBL2ω＝100× π2×0.01×2π V＝ 2 2 V.
图8
1234
(2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过30°角的过程中产生的平均
感应电动势.
答案 6 2 πV
解析 设由图示位置转过 30°角的过程中产生的平
均感应电动势为 E ，
图2
(2)甲、乙、丙中整个线圈中的感应电动势各为多大？ 答案
图2 整个线圈中的感应电动势由AB和CD两部分组成，且eAB＝eCD，所以 甲：e＝0 乙：e＝eAB＋eCD＝BSω·sin ωt 丙：e＝BSω
(3)若线圈有n匝，则甲、乙、丙中整个线圈的感应电动势各为多大？ 答案
图2 若线圈有n匝，则相当于n个完全相同的电源串联，所以 甲：e＝0 乙：e＝nBSωsin ωt 丙：e＝nBSω
例2 一矩形线圈，面积是0.05 m2，共100匝，线圈电阻r＝2 Ω，外接电阻 R＝8 Ω，线圈在磁感应强度B＝1π T的匀强磁场中以n＝300 r/min的转速绕 垂直于磁感线的轴匀速转动，如图4所示，若从中性面开始计时，求：(π 取3.14) (1)线圈中感应电动势的瞬时值表达式； 答案 解析 e＝50sin 10πt V
第二章 交变电流
第一节 认识交变电流 第二节 交变电流的描述
学习目标 1.会观察电流(或电压)的波形图，理解交变电流和正弦式交变电流的 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 值的物理含义．
内容索引
知识探究
解析
由欧姆定律得 u＝R＋e rR＝40sin 10πt V.
图4
方法总结
1.求交变电流瞬时值的方法
(1)确定线圈转动从哪个位置开始计时；
(2)确定表达式是正弦函数还是余弦函数；
(3)确定转动的角速度ω＝2πn(n的单位为r/s)、峰值Em＝NBSω；
(4)写出表达式，代入角速度求瞬时值.
图5
2.线圈在匀强磁场中匀速转动产生正弦式交变电流，产生的交变电流与