2018-2019学年粤教版物理选修3-2课件：第二章 第二节 交变电流的描述
2018-2019学年高中物理 第二章 交变电流 第一节 认识交变电流优质课件 粤教版选修3-2
第一节 认识交变电流
学习目标
1. 知道交变电流和恒定电 流. 2. 知道交流发电机的构造 ，理解交变电流产生的原 理. 3. 理解中性面的概念．
重点 难点
重点难点
1.知道什么是交变电流. 2. 掌握交变电流的产生 和特点．
1.理解线圈平面处于中性 面时的特征. 2.交变电流产生的过程分 析.
解析：在正弦交流电中，电流在一个周期内改变两次， 选项 A 错误；选项 B 正确；线圈在中性面时穿过线圈的 磁通量最大，电动势为零，选项 C、D 错误．故选 B.
答案：B
谢谢欣赏
THANK YOU FOR WATCHING
答案：B
2．如图是交流发电机的示意图．线圈 abcd 在磁场中 匀速转动产生交流电．线圈的 ab 边和 cd 边连在两个金属 滑环上，两个滑环通过金属片做的电刷和外电路相连．当 线圈沿逆时针方向转动时，关于电流方向以下判断正确 的是( )
A．当线圈转到图甲的位置时，线圈中的电流方向为 d→c→b→a
[典例❶] (多选)如图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( )
A．线圈每转动一周，指针左右摆动一次 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
解析：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 正确；图示位置线圈与磁场平行， 垂直于中性面，线圈中感应电流出现最大值，故 B 错误； 根据线圈转动方向，
可知图示位置 ab 边向右运动切割磁感线，由右手定 则可知，图示位置 ab 边的感应电流方向为 a→b，故 C 正 确；线圈平面与磁场方向平行时，磁通量为零，磁通量变 化率最大，故 D 错误．
粤教版高中物理选修3-2第二章交变电流章末总结课件
章末总结
知识网络
交 变 交变电流的 电 产生和描述 流
线圈在匀强磁场中绕_垂__直__于__磁__场__的__轴___匀速转动
磁通量_最__大__
产
线圈平面与 感应电动势为_零___
生
特
中性面重合 电流改变方向
殊
线圈平面与 磁通量为零
位
中性面垂直 感应电动势_最__大__
置 表达式：e=__E__m_si_n__ω_t__(从线圈位于中性面开始计时)，
电压损失：U损=__IR_线__
电感器：通直流，阻_交__流___；通低频，阻高__频____
电容器：通交流，隔_直__流___；通高频，阻低__频____
原理：_互__感___现
交
象
理想变压
UU21＝___I2_n_2_
电
P1=P2
流
电能输送 电能输送功率损失：P损=__I_2_R_线__
其中Em为最大值
最大值：Em=_n__B_S_ω__
交 交变电流的 变 产生和描述 电 流
表征交变电 流的物理量
有效值：根据_电__流__的__热__效__应___定义，
正
Em
2
周期弦 T与式频交率变f 电的流关E系=：__T__=____1f_或f=__T1_
ΔΦ 平均值：E ＝ n Δ_t______
高二物理粤教版选修3-2 第二章交变电流 课件
例1
图2－1
A．t1、t3时刻通过线圈的磁通量变化率最大
B．t2、t4时刻线圈中感应电流方向改变 C．t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变 D．t2、t4时刻线圈中感应电动势最小
【精讲精析】
t1、t3时刻通过线圈的磁通量最大，但
此时磁通量的变化率为零，感应电动势和感应电流均 为零，感应电流方向发生改变， A项错，C项对；t2 、 t4 时刻磁通量为零，而磁通量的变化率最大，所以感 应电动势最大，选项B、D错误． 【答案】 C
本章优化总结
知识网络构建
本 章 优 化 总 结
专题归纳整合
章末综合检测
知识网络构建
交 变 电 流
交 变 电 流
专题归纳整合
交变电流的变化规律理解及应用
1 ．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴 匀速转动时，线圈中产生正弦式交变电流． 2 ．从中性面开始计时，感应电动势瞬时值的表达 式为 e ＝ NBSωsinωt ，感应电动势的最大值为 Em ＝ NBSω.
思路 5：原理思路．变压器原线圈中磁通量发生变 化，铁芯中ΔΦ/Δt相等；当遇到“ 时有ΔΦ1/Δt＝ΔΦ2/Δt＋ΔΦ3/Δt. ”形变压器
例3 (双选)如图2－3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 ( )
【精讲精析】 (1) 感应电动势的最大值 Em ＝ 2 NBSω＝100× 0.5× 0.1 ×2π V＝3.14 V. (2)转过 60° 时的瞬时感应电动势： e ＝ Emcos60° ＝3.14× 0.5 V＝1.57 V. (3)通过 60° 角过程中产生的平均感应电动势： 3 100× 0.5× × 0.12 2 E ＝NΔΦ/Δt＝ V≈2.6 V. π 3 2π
粤教版选修3-2物理：第2章-交变电流《认识交变电流、交变电流的描述》课件
(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
学习目标
知识储备
典例精析
课堂小结
自我检测
ΔΦ 1.n Δt
BLv
2.楞次 右手
一、观察交变电流的图象 电流 电压 示波器
二、交变电流的产生 1.交流 线圈 磁极 转动 滑环 电刷 2.垂直 不切割
三、用函数表达式描述交变电流 Em· sin ωt 瞬时 2.两 峰值 nBSω 四、用图象描述交变电流
学习目标
知识储备
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′ 轴以 10π rad/s 的角速度匀速转动，如图 7 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峰值、电流的峰值分别是多少. (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.
学习探究
典例精析
课堂小结
自我检测
[要点提炼] 1.正弦式交变电流瞬时值表达式： (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＝ 2.正弦式交变电流的峰值表达式：Em＝ 3.两个特殊位置： (1)中性面：线圈平面与磁场 e 为 0 ，i 为 0 ，Φ
粤教版高中物理选修3-2课件：第2章-交变电流《变压器》ppt
U1∶U2∶U3∶……＝n1∶n2∶n3∶……
n1I1＝n2I2＋n3I3＋……
学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测
[要点提炼]
1.理想变压器的特点：
(1)变压器铁芯内无 漏磁 ；无 发热 损失. (2)原、副线圈不计 内阻 ，即无能量损失.
Hale Waihona Puke 实际变压器(特别是大型变压器)一般可以看成理想变压器.
( AD )
B.保持 U1 及 P 的位置不变，K 由 b 扳向 a 时，R 消耗功率增大
× × C.保持 U1 不变，K 接在 a 处，使 P 上滑，I1 将增大 √ D.保持 P 的位置不变，K 接在 a 处，若 U1 增大，I1 将增大
图4 R 增大
n1 减小 U2＝nn21U1
U2 变大
输出电流 I2 增大
输出功率增大， 输入功率也增大
由 P1＝U1I1 知，I1 增大
I2 减小，I1 也减小
U2 也增大，即 I2＝UR2增大，则 P2 增大，P1＝P2，故 I1 也应增大
学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测
变 压 器
学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测
1.(对变压器原理的理解（) 单选）如图 5 所示，理想变压器原、副线圈匝数之比 n1∶n2＝4∶1，
忽略原、副线圈内阻上的分压，忽略原、副线圈磁通量的差别，忽略变压器自身的能量损耗.
P 入＝P 出.
2.若只有一个副线圈，原、副线圈中的电流与匝数有什么关系？
P 入＝P 出，
U1I1＝U2I2.
II12＝UU12＝nn12.
3.若有多个副线圈时，电流与匝数间的关系是什么？
2017-2018学年粤教版物理选修3-2课件：第二章 第二节 交变电流的描述
【典例 2】 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的 电动势如图所示，则( )
A．t1 时刻线圈通过磁通量最大 B．t2 时刻线圈与中性面平行 C．t3 时刻线圈中磁通量变化率最大 D．t4 时刻线圈中磁通量最大
解析：t1 时刻感应电动势为零，磁通量最大，故 A 正 确；t2 时刻感应电动势最大，线圈平面与中性面垂直，故 B 错误；t3 时刻感应电动势为零，磁通量最大，变化率为 零，故 C 错误；t4 时刻线圈中感应电动势最大，与磁场方 向平行，磁通量最小，故 D 错误．
i＝R＋e r＝RE＋mrsin ωt，即写成 i＝Imsin ωt；R 两端电 压写成 u＝Um sin ωt.
特别提醒：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＝Emsin ωt. (2)若线圈从位于与中性面垂直的位置开始计时，e＝ Emcos ωt.
【典例 1】 有一 10 匝正方形线框，边长为 20 cm，
答案：AC
拓展二 正弦式电流图象的理解及应用
正弦式交变电流随时间变化情况可以从图象上表示 出来. 图象描述的是电流、电动势随时间变化的规律，它 们是正弦曲线. 从正弦图线上我们可以得到哪些信息？
提示：从图象中可以得到：电流、电动势的最大值； 确定线圈位于中性面的时刻；确定线圈平行于磁感线的时 刻；判断线圈中磁通量的变化情况；分析判断 i、e 随时 间的变化规律．
解析：从题图中可知，t1 时刻线圈中感应电动势达到 峰值，磁通量变化率达到峰值，而磁通量最小，线圈平面 与磁感线平行．t2 时刻感应电动势等于零，磁通量变化率 为零，线圈处于中性面位置，磁通量达到峰值，t3 时刻感 应电动势达到峰值，线圈中的磁通量变化率达到峰值．
答案：BC
拓展一 正弦交变电流瞬时值、 峰值表达式的推导
粤教版高中物理选修3-2课件第二章：交变电流第一、二节认识交变电流义变电流的描述.pptx
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第二章：交变电流
第一、二节认识交变电流、交变电流的描述
一、电流的分类：
1、直流电：电流方向不随时间变化，其大小可以随时间变化的电流叫 直流电
2、交流电：电流方向随时间变化，其大小可以随时间变化的电流叫交 流电 3、恒定电流：强弱和方向都不随时间改变，的电流叫恒定电流。其i–t 图线是一条平行于时间轴的直线
交变电流规
律的推导:
eab Bl1v sin t
v l2
2
由上两式可得： eab
Bl1
l2 2
sin t
又 eab ecd 且串联，所以整个线圈产生的电动势：
e eab ecd bl l2 sin t Bs sin t
令 E由m此可B见s，则Em：与e线圈的E形m s状i和n 转轴t 的如位有置ENm无匝关线N。圈Bs，则
5、中性面的特点：
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，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．
提出问题：
交变电流的大小和方向都是随时间变化的，那么我们如何来表 示交变电流的大小和方向呢？
四、用函数表达式描述交变电流的规律：
大小变化规律-------按正弦规律变化：
叫e电 动Em势s的in最t大值 叫i 电I流m的sin最大t 值 叫u 电 压U m的s最in大值t
Em Bs
Im
Em R
um ImR
如有N匝线圈，则
Em NBs
e Em sint
Em Bs
2018版物理粤教版新课堂同步选修3-2文档：第2章 第2节
第二节交变电流的描述[先填空]1．线圈绕着垂直于磁场的轴匀速转动时，产生感应电动势．瞬时值：e＝E m sin_ωt.(从中性面开始计时)峰值：E m＝nBSω.2．线圈和电阻组成闭合电路，电路中的电流．瞬时值：i＝I m sin ωt.峰值：I m＝nBSωR.3．闭合电路的路端电压的瞬时值．u＝U m sin ωt.[再判断]1．线圈只要在匀强磁场中匀速转动就能产生正弦式交变电流．(×)2．交变电流的瞬时值表达式与开始计时的位置无关．(×)3．交流电的电动势的瞬时值表达式为e＝E m sin ωt时，穿过线圈磁通量的瞬时值表达式Φ＝Φm cos ωt.(√)[后思考]交变电流的函数表达式都是按正弦规律变化的吗？【提示】 不是，电动势按正弦规律变化e ＝E m sin ωt ，仅限于线框自中性面开始计时的情形；若线圈从磁感线与线圈平面的平行位置开始计时，表达式变为e ＝nBSωcos ωt ＝E m cos ωt .[合作探讨]如图2-2-1所示是线圈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L 1，BC 边长为L 2，线圈面积S ＝L 1L 2，磁感应强度为B ，则：图2-2-1探讨1：甲、乙中AB 边产生的感应电动势各为多大？【提示】 甲：e AB ＝0.乙：e AB ＝BL 1v ＝BL 1·ωL 22＝12BL 1L 2ω＝12BSω.探讨2：甲、乙中整个线圈中的感应电动势各为多大？【提示】 整个线圈中的感应电动势由AB 和CD 两部分组成，且e AB ＝e CD ，所以甲：e ＝0 乙：e ＝BSω.[核心点击]1．导体切割磁感线的分析程序若线圈平面从中性面开始转动，如图2-2-2所示：图2-2-2则经时间t ： 线圈转过的角度为ωtab 边的线速度跟磁感线方向的夹角θ＝ωtab 边转动的线速度大小：v ＝ωR ＝ωL ad 2ab 边产生的感应电动势：e ab ＝BL ab v sin θ＝BSω2sin ωt整个一匝线圈产生的电动势：e ＝2e ab ＝BSωsin ωtn 匝线圈产生的总电动势：e ＝nBSωsin ωt2．峰值的决定因素(1)表达式：由e ＝nBSωsin ωt 可知，电动势的峰值E m ＝nBSω.(2)因素：交变电动势最大值，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．如图2-2-3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2-2-3(3)电流的峰值：I m ＝E m R ＋r ＝nBSωR ＋r.1．(多选)线圈在匀强磁场中转动产生电动势的瞬时值表达式为e ＝10sin 20πt V ，则下列说法正确的是( )A ．t ＝0时，线圈平面位于中性面B ．t ＝0时，穿过线圈的磁通量最大C ．t ＝0时，导线切割磁感线的有效速率最大D ．t ＝0.4 s 时，e 有最大值10 2 V【解析】 由电动势的瞬时值表达式可知，计时从线圈位于中性面时开始，所以t ＝0时，线圈平面位于中性面，穿过线圈的磁通量为最大，但此时导线线速度方向与磁感线平行，切割磁感线的有效速率为零，A 、B 正确，C 错误；当t ＝0.4 s 时，e ＝10sin 20πt V ＝10×sin(20π×0.4)V ＝0，D 错误．【答案】 AB2．如图2-2-4所示，一半径为r ＝10 cm 的圆形线圈共100匝，在磁感应强度B ＝5π2 T 的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的中心轴线OO ′以n ＝600 r/min 的转速匀速转动，当线圈转至中性面位置(图中位置)时开始计时．图2-2-4(1)写出线圈内所产生的交变电动势的瞬时值表达式；(2)求线圈从图示位置开始在160 s 时的电动势的瞬时值；(3)求线圈从图示位置开始在160 s 时间内的电动势的平均值.【导学号：97192061】【解析】 (1)n ＝600 r /min ＝10 r/sω＝2πn ＝20π rad/sE m ＝NBSω＝100 V线圈从中性面开始计时，故电动势的瞬时表达式为e ＝100sin 20πt (V)．(2)当t ＝160 s 时，e ＝100sin(20π×160)＝50 3 V .(3)线圈在160 s 内转过的角度θ＝ωt ＝π3 radΔΦ＝BS (1－cos θ)＝2.5π×10－2 Wb E ＝N ΔΦΔt ＝100×2.5π×10－2160V ≈47.8 V . 【答案】 (1)e ＝100sin 20πt (V) (2)50 3 V(3)47.8 V3．如图2-2-5所示，边长为a 的单匝正方形线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中，以OO ′边为轴匀速转动，角速度为ω，转轴与磁场方向垂直，线圈电阻为R ，求：图2-2-5(1)从图示位置开始计时，线圈中产生的瞬时电动势的表达式；(2)线圈从图示位置转过π2的过程中通过线圈截面的电荷量q .【解析】 (1)线圈转动中感应电动势的峰值E m ＝Bωa 2，因从垂直于中性面开始计时，故表达式为余弦式，即e ＝Bωa 2cos ωt .(2)线圈转过π2过程中的感应电动势和感应电流的平均值分别为E －＝ΔΦΔt ＝Ba 2π2ω＝2Ba 2ωπ，I －＝E －R ＝2Ba 2ωπR ，在转动过程中通过线圈截面的电荷量为q ＝I －t ＝2Ba 2ωπR ·π2ω＝Ba 2R .【答案】 (1)e ＝Bωa 2cos ωt (2)Ba 2R求解交变电动势瞬时值表达式的基本方法1．确定线圈转动从哪个位置开始计时，以确定瞬时值表达式是正弦规律变化还是余弦规律变化．2．确定线圈转动的角速度．3．确定感应电动势的峰值E m＝NBSω.4．写出瞬时值表达式e＝E m sin ωt或e＝E m cos ωt.[先填空]1．物理意义：描述交变电流(电动势e、电流i、电压u)随时间t(或角度ωt)变化的规律．2．正弦式交变电流的图象(如图2-2-6所示)图2-2-63．几种不同类型的交变电流(如图2-2-7所示)图2-2-7[再判断]1．交变电流的图象均为正弦函数图象或余弦函数图象．(×)2．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，感应电动势的图象、感应电流的图象形状是完全一致的．(√)3．线圈绕垂直磁场的转轴匀速转动的过程中磁通量随时间变化的图象如图2-2-8甲所示，则感应电动势随时间变化的图象如图乙所示或如图丙所示．(√)甲乙丙图2-2-8[后思考]交流电的正负表示其强弱吗？【提示】交流电有强弱变化，因为电流是标量，其正负仅仅用来描述电流的方向，而不表示大小，尤其用图象描述时，时间轴上方的电流为正，时间轴下方的电流为负，而只有离时间轴远的点，电流才大．[合作探讨]一个线圈处在磁场中，当线圈在磁场中转动时，产生交变电流．探讨1：在什么情况下交变电流的图象才是正弦曲线？【提示】线圈处在匀强磁场中，绕垂直于磁场的轴转动时，交变电流的图象才是正弦曲线．探讨2：当线圈在磁场中的转动角速度发生变化时，其图象会发生怎样的变化？【提示】当线圈的角速度发生变化时，其正弦曲线的最大值、周期会发生变化．角速度增大时，最大值增大，周期减小；相反，最大值减小，周期增大．[核心点击]1．用图象描述交变电流的变化规律(在中性面时t＝0)如下：图2-2-9(1)可以读出电动势的峰值E m .(2)可根据线圈转至中性面时电动势为零的特点，确定线圈处于中性面的时刻，确定了该时刻，也就确定了磁通量最大的时刻和磁通量变化率最小的时刻．(3)可根据线圈转至与磁场平行时感应电动势最大的特点，确定线圈与中性面垂直的时刻，此时刻也就是磁通量为零的时刻和磁通量变化率最大的时刻．(4)可以确定某一时刻电动势的大小以及某一时刻电动势的变化趋势．3．交变电流的电压或电流变化的快慢(变化率)，在图线上等于某瞬间切线的斜率．瞬时值最大时，变化率最小(等于零)；瞬时值为零时，变化率恰好最大．4．线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交变电流的图象如图2-2-10所示，由图可知( )图2-2-10A ．在A 和C 时刻线圈处于中性面位置B ．在B 和D 时刻穿过线圈的磁通量为零C ．从A 时刻到D 时刻线圈转过的角度为π弧度D ．在A 和C 时刻磁通量变化率的绝对值最大【解析】 当线圈在匀强磁场中处于中性面位置时，磁通量最大，感应电动势为零，感应电流为零，B 、D 两时刻线圈位于中性面，B 错误；当线圈平面与磁感线平行时，磁通量为零，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，感应电流最大，A 、C 时刻线圈平面与磁感线平行，A 错误，D 正确；从A 时刻到D 时刻线圈转过的角度为3π2弧度，C 错误．【答案】 D5．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，磁场方向平行于纸面并与ab 垂直．在t ＝0时刻，线圈平面与纸面重合，如图2-2-11所示，线圈的cd 边离开纸面向外运动．若规定由a →b →c →d →a 方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流i 随时间t 变化的图线是( )【导学号：97192062】图2-2-11【解析】 题图所示时刻cd 边垂直切割磁感线，产生的感应电动势最大，此时感应电流最大，由右手定则可判断电流方向为a →b →c →d →a ，与规定的正方向相同，所以正确答案为C.【答案】 C6．在垂直纸面向里的有界匀强磁场中放置了矩形线圈abcd .线圈cd 边沿竖直方向且与磁场的右边界重合．线圈平面与磁场方向垂直．从t ＝0时刻起，线圈以恒定角速度ω＝2πT 绕cd 边沿如图2-2-12所示方向转动，规定线圈中电流沿abcda 方向为正方向，则从t ＝0到t ＝T 时间内，线圈中的电流i 随时间t 变化关系的图象为( )图2-2-12A B C D【解析】 在0～T 4内，线圈在匀强磁场中匀速转动，故产生正弦式交流电，由楞次定律知，电流方向为负值；在T 4～34T 内，线圈中无感应电流；在34T 时，ab 边垂直切割磁感线，感应电流最大，且电流方向为正值，故只有B 项正确．【答案】 B图象的分析方法(1)看清两轴物理量的物理意义，分清是何种图象．(2)分析“斜率”“截距”“点”表示的物理意义．(3)掌握“图与图”“图与式”和“图与物”间的对应关系．交变电流随时间t 的变化规律不再是简单的正比例关系，所以借助图象来分析研究比单纯用代数的方法更简捷、直观．。
粤教版高中物理选修3-2课件 认识交变电流课件1
(1)瞬时电动势的表达式：e＝Emsin ωt 或_e__＝__N__B_S__ω__s_i_n__ω__t_.e
表示交流电的__瞬___时__值___，Em 表示交流电的__最__大___值___，ω 表示交
流电的 (2)_瞬_角_时_速_电_度_流__的_．表达式：_i_＝__N__B_S_ω_R_s_i_n_ω__t_.
由闭合电路欧姆定律得：
栏
目
i＝R＋e r＝RE＋mrsin ωt，即写成：i＝Imsin ωt，R 两
链 接
端电压写成：u＝Um sin ωt.
交流发电机在工作时电动势为 e＝ Emsin ωt，若将 发电机的转速提高一倍，同时将电枢所围面积减少一半，其他 条件不变，则电动势为( )
栏 目 链 接
栏 目
链
位置，必定是线圈平面与磁感线垂直的位置，是穿过 接
线圈的磁通量最大的位置．
答案：ABD
►练习
1．如图是交流发电机的示意图．线圈 abcd 在磁场中匀速转动产
生交流电．线圈的 ab 边和 cd 边连在两个金属滑环上，两个滑环通过
金属片做的电刷和外电路相连．当线圈沿逆时针方向转动时，关于电
栏
目
流方向以下判断正确的是( )
链
接
A．当线圈转到图甲的位置时，线圈中的电流方向为
d→c→b→a
B．当线圈转到图乙的位置时，线圈中的电流方向为 栏
a→b→c→d
目 链
接
C．当线圈转到图丙的位置时，线圈中的电流方向为
d→c→b→a
D．当线圈转到图丁的位置时，线圈中的电流方向为
a→b→c→d
解析：AC、甲丙图中，ab 和 cd 边运动方向与磁感线方向平行，
2019年物理新同步粤教版选修3-2讲义：第二章 交变电流 第一、二节 认识交变电流 交变电流的描
姓名，年级：时间：第一、二节认识交变电流__交变电流的描述1．交变电流的电压和电流随时间周期变化，正弦式交变电流的图像形状是正弦(余弦）曲线。
2．线圈在磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，线圈中产生交变电流，其最大值与线圈的形状、转轴位置无关。
3．当线圈转到中性面时，穿过线圈的磁通量最大，感应电动势为零，电流改变方向，转到与中性面垂直时，穿过线圈的磁通量为零，感应电动势最大。
一、交变电流1．恒定电流强弱和方向都不随时间改变的电流,简称直流。
2．交变电流强弱和方向都随时间作周期性变化的电流,简称交流。
3．特点电流方向发生周期性变化.若方向不变，即使大小变化也是直流电。
4．波形图电流或电压随时间变化的图像通常利用示波器来观察。
日常生活和生产中所用的交变电流是按正弦规律变化的交变电流。
二、交变电流的产生1．产生交变电流是由交流发电机产生的，如图2。
11所示，它的最基本结构是线圈和磁极。
图21。
12．中性面（1)定义:线圈平面垂直磁感线的位置，各边都不切割磁感线。
（2）特点:①线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零,感应电流为零。
②线圈经过中性面时，线圈中的电流方向要发生改变，线圈转一周有两次经过中性面，所以每转一周电流方向改变两次。
三、交变电流的描述1．交变电流的函数描述（1)正弦式电流按正弦规律变化的交变电流.(2）正弦式电流的峰值、瞬时值(从中性面开始计时）峰值瞬时值电动势E m＝nBSωe＝Emsin ωt电流I m＝错误!i＝Im_sin__ωt电压U m＝I m Ru＝Umsin_ωt2．交变电流的图像描述（1)物理意义描述交变电流的电动势e、电流i、电压u随时间t（或角度ωt)变化的规律。
(2)正弦式交变电流的图像如图21。
2所示图2。
1.2(3）其他几种不同类型的交变电流图2.131．自主思考——判一判（1）方向周期性变化，大小不变的电流也是交变电流。
新课标粤教版3-2选修三2.2《交变电流的描述》课件
02 交变电流基本概念
交变电流定义及特点
交变电流定义
大小和方向都随时间作周期性变 化的电流叫做交变电流，简称交 流。
释放能量。
电容对交变电流阻碍作用研究
容抗
电容对交变电流具有阻碍作用，称为容抗。容抗的大小与电容器 的电容和交变电流的频率成反比。
相位差
电容会使交变电流的电压滞后于电流，造成相位差。相位差的大小 与电容器的电容和交变电流的频率有关。
储能与释能
电容在交变电流中具有储能和释能的作用。当电压增大时，电容储 存能量；当电压减小时，电容释放能量。
05 实际生活中应用案例分析
家庭用电安全常识普及
安全用电原则
讲解安全用电的基本原则，如不使用破损的电线和电器，不乱接 乱拉电线，不用湿手触摸电器等。
安全用电标志识别
介绍常见的安全用电标志，如“禁止合闸”、“禁止用水灭火”等 ，并解释其含义。
家庭用电事故案例分析
通过案例分析，让学生了解家庭用电事故的原因和后果，以及如何 避免类似事故的发生。
确今后的努力方向和目标。
拓展延伸：非正弦式交变电流简介
非正弦式交变电流的产生和特点
介绍非正弦式交变电流的产生原理和特点，如波形不规则、 频率不固定等。
非正弦式交变电流的分析方法
介绍分析非正弦式交变电流的基本方法，如傅里叶级数展 开、频谱分析等。
非正弦式交变电流的应用和前景
介绍非正弦式交变电流在实际应用中的情况和未来可能的发展趋 势，如电力电子技术的应用、新能源发电中的非正弦波形等。
2018秋高中物理粤教版选修3-2课件：2.1-2.2认识交变电流 交变电流的描述
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二、正弦交变电流的产生 1.实验装置 (1)交流发电机的基本结构:线圈、磁极、滑环及电刷. (2)模型装置图(下图):
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ωt.
3.电压瞬时值:u=Umsin ωt . 4.按正弦规律变化的交变电流叫做正弦式交变电流,简称正弦式 电流.
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日常生活中照明电路用的是交变电流,交变电流的大小和方向是 周期性变化的.我们为什么感觉白炽灯的明亮程度并没有变化? 答案：这主要是因为交变电流的大小和方向变化很快,白炽灯灯 丝的温度基本不变,所以灯的亮度基本没有变化,再者人的眼睛有 0.1 s的视觉暂留,也不能分辨其变化情况.
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把两个发光时颜色不同的发光二极管并联,注意使两者正负极的 方向不同,然后连接到教学用的发电机的两端(如图).转动手柄,两个 磁极之间的线圈随着转动.观察发光二极管的发光情况.实验现象 说明了什么?
答案：可以观察到两个发光二极管交替发光.该实验说明了发电 机产生的电流的方向随时间变化,不是直流,是交变电流.
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第二章
交变电流
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第一节 认识交变电流 第二节 交变电流的描述
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合作探1.会观察电流(或电压)的波形图 ,能记住交变电流、 恒定电流的概念. 2.能记住交变电流的变化规律及表示方法,能记住交 变电流的峰值、瞬时值的物理含义 . 重点:交变电流的变化规律及表示方法. 难点:交变电流产生的原理及变化规律的应用.
新课标粤教版3-2选修三2.2《交变电流的描述》精品
磁感应强度为B ; 角速度为ω.
e=BLL'ωsin(ωt) =BSωsin(ωt)
交变电流的描述公式
中性面开始匀速转动
b a (b)
a
N
S
c
d
N
S
d (c)
线圈转过角度：ωt d(c)速度方向跟磁感线夹角：ωt 线圈中感应电动势 e=BLL'ωsin(ωt)
=BSωsin(ωt) 感应电动势最大值Em=BLL'ω=BSω
解：由公式e = Emsin(ωt) 得
瞬时电动势e = 156sin(120πt) (V)
周期T =
2π ω
=
2π 120π
=
1 60
s
1s内线圈转过圈数n = 1 =60圈 T
电流改变方向的次数N=n×2 =120次
交变电流的描述练习
【例题2】交流发电机中，如果ab边长为L，bc边长 为L‘，线圈转动角速度为ω，线圈匝数为n，磁感应
上节知识回顾
1.交流发电机线圈经过中性面时，磁通量最 大，此时线圈中无电流； 2.交流发电机线圈经过中性面时，电流方向 发生改变； 3.交流发电机线圈转动一周，线圈中电流方 向改变两次； 4.交流发电机线圈经过与中性面垂直的位置 时，线圈中电流最大。
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3．若线圈给外电阻 R 供电，设线框本身电阻为 r， 由闭合电路欧姆定律得： e Em i＝ ＝ sin ωt，即写成 i＝Imsin ωt；R 两端电 R＋r R＋r 压写成 u＝Um sin ωt.
特别提醒：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＝Emsin ωt. (2)若线圈从位于与中性面垂直的位置开始计时，e＝ Emcos ωt.
2．交变电流的电动势的最大值与哪些因素有关？与 线圈的形状和转轴的位置是否有关？ 提示：交变电流的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 和线圈面积 S 决定，与线圈 的形状无关，与转轴的位置无关．
1．瞬时值． 若线圈平面从中性面开始转动，则经时间 t：
(1)线圈转过的角度为 θ＝ωt. (2)ab 边的线速度跟磁感线方向的夹角 θ＝ωt. Lad (3)ab 边转动的线速度大小：v＝Rω＝ ω. 2 (4)ab 边产生的感应电动势： 1 eab＝BLabvsin θ＝ BSωsin ωt. 2 (5)整个线圈产生的感应电动势：
(1)e-t 图象．
(2)i-t 图象．
(3)u-t 图象．
判断正误 (1)若线圈从位于与中性面垂直的位置开始计时，e＝ Emcos ωt.(√) (2)若线圈从中性面开始计时，e＝Emsin ωt.(√)
小试身手 2. (多选)矩形线圈在匀强磁场中 匀速转动，所产生的交变电流的波形 如图所示，下列说法中正确的是( )
拓展一 正弦交变电流瞬时值、 峰值表达式的推导
1．交变电流的电动势的瞬时值与开始计时的位置是 否有关？与线圈所转动时间是否有关？
提示：若线圈从中性面开始计时，e＝Emsin ωt，若 线圈从位于与中性面垂直的位置开始计时，e＝Emcos ωt. 故瞬时值与开始计时的位置有关， 与线圈转动时间也有关 系．
(3)由于线框转动是从中性面开始计时的，所以感应 电动势瞬时表达式为： e＝Emsin ωt＝6.28sin 10πt (V)． 答案：见解析
题后反思 求解交变电动势瞬时值表达式的基本方法 1．确定线圈转动从哪个位置开始计时，以确定瞬时 值表达式是按正弦规律变化还是按余弦规律变化． 2．确定线圈转动的角速度． 3．确定感应电动势的峰值 Em＝nBSω.
物理量规律 磁通量
峰值 Φm＝BS
瞬时值 Φ＝Φm·cos ωt＝ BScos ωt e＝Em·sin ωt＝ nBSω sin ωt
电动势
Em＝nBSω
电压
REm Um＝ R＋r REm sin ωt R＋r Em Im＝ R＋r
u＝Um·sin ωt＝
i＝Im·sin ωt＝ Em sin ωt R＋r
电流
判断正误 (1)正弦式交变电流的瞬时值的表达式与线圈的起始 位置无关．(×) (2)线圈在匀强磁场中匀速转动而产生交变电流，当 线圈和磁场平行时，电动势的瞬时值最大．(√) (3) 峰 值 与 开 始 计 时 的 位 置 及 线 圈 转 动 的 时 间 无 关．(√)
小试身手 1．某矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应 电动势为 e＝Emsin ωt.若将线圈的转速增加 1 倍，保持其 他条件不变，则产生的感应电动势为( A．e＝Emsin 2ωt C．e＝2Emsin 4ωt )
【典例 1】 有一 10 匝正方形线框，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. (1)求该线框产生的交变电流电动势 最大值、电流最大值分别是多少？
(2)求线框从图示位置转过 30° 时， 感应电动势的瞬时值是多大？
B．e＝2Emsin 2ωt D．e＝4Emsin 2ωt
解析：根据 Em＝nBSω 可得交流电的最大值变为原 来的 2 倍，根据 ω＝2πn 可得角速度变为原来的 2 倍，故 产生的感应电动势为：e＝2Emsin 2ωt，故选 B. 答案：B
知识点二 用图象描述交变电流 提炼知识 1．物理意义． 描述交变电流(电动势 e、电流 i、电压 u)随时间变化 的规律． 2．正弦交变电流的图象．
(3)写出感应电动势随时间变化的表达式. 解析：(1)交变电流电动势最大值为 Em＝2nBLv＝ 2nBLωL ＝nBSω＝10×0.5×0.22×10π V＝6.28 V， 2 Em 6.28 电流的最大值为：Im＝ R ＝ A＝6.28 A. 1 (2)线框转过 30° 时， 感应电动势 e＝Emsin 30°≈3.14 V.
e＝2eab＝BSωsin ωt， 若线圈为 n 匝，e＝nBSωsin ωt.
2．峰值． (1)电动势的峰值 Em＝nBSω. (2)交变电动势最大值， 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，因此如图所示的几种情况，若 n、B、 S、ω 相同，则它们的电动势的最大值相同．
A．在 t1 时刻穿过线圈的磁通量达到峰值 B．在 t2 时刻穿过线圈的磁通量达到峰值 C．在 t3 时刻穿过线圈的磁通量的变化率达到峰值 D．在 t4 时刻穿过线圈的磁通量的变化率达到峰值
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
解析：从题图中可知，t1 时刻线圈中感应电动势达到 峰值，磁通量变化率达到峰值，而磁通量最小，线圈平面 与磁感线平行．t2 时刻感应电动势等于零，磁通量变化率 为零，线圈处于中性面位置，磁通量达到峰值，t3 时刻感 应电动势达到峰值，线圈中的磁通量变化率达到峰值． 答案：BC
第二章
交变电流
第二节 交变电流的描述
学
习
目
标
重
点
难
点
1.掌握用函数表
达式描述正弦式 交变电流. 2.掌握用图象描 述正弦式交变电 流．
重点 1.正弦交流电表达式 的理解及应用. 2.正弦交流电图象
的理解及应用．
难点 正弦交流电表达式 的推导过程.
知识点一 用函数表达式描述交变电流 提炼知识 正弦式交流电． (1)定义：按正弦规律变化的交变电流叫正弦式电流． (2)正弦式电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计 时)