高中物理第五章交变电流.交变电流课件人教版
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人教版高中物理选修-交变电流课件-ppt精品课件
• 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．
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
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
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．
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
0.0628V 线圈平面与磁场方向平行。
版高中物理第五章交变电流5.1交变电流课件新人教版选修3_2
(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？
解 析 ： (1) 交 变 电 流 电 动 势 的 峰 值 为 Em ＝ nBSω ＝ 10×0.5×0.22×10π V＝6.28 V
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＝Emsinωt＝6.28sin10πt V. (3)线圈从中性面位置开始转过 30°，感应电动势的瞬时值 e＝ Emsin30°＝3.14 V. 答案：(1)6.28 V 6.28 A (2)e＝6.28sin10πt V (3)3.14 V
答案：ACD
[变式训练]
(揭阳高二检测)(多选)如图是交流发电机的示意图，图甲到图丁 分别表示线圈转动过程中的四个位置，其中甲、丙中的线圈与磁场 方向垂直，乙、丁中线圈与磁场方向平行，则在线圈转动的过程中 电路中有电流的位置是( )
A．甲 B．乙 C．丙 D．丁
解析：线圈转动中感应电流时刻在变化，位于中性面位置时磁 通量最大，但感应电流最小，等于零．位于与中性面垂直位置时， 磁通量最小，但磁通量的变化率最大，感应电流最大，故选项 B、 D 正确，A、C 错误．
3．中性面：线圈平面与磁场垂直的位置．
三、交变电流的变化规律
阅读教材第 32～33 页“交变电流的变化规律”部分，回答下列问
题.
1．正弦式交变电流
(1)定义：按正弦规律变化的交变电流，简称正弦式电流．
(2)函数和图象
函数
图象
瞬时电动势：e＝Emsinωt
瞬时电压：u＝Umsinωt
瞬时电流：i＝Imsinωt
例 2 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 图所示，匀强磁场的磁感应强度为 0.5 T，问：
解 析 ： (1) 交 变 电 流 电 动 势 的 峰 值 为 Em ＝ nBSω ＝ 10×0.5×0.22×10π V＝6.28 V
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＝Emsinωt＝6.28sin10πt V. (3)线圈从中性面位置开始转过 30°，感应电动势的瞬时值 e＝ Emsin30°＝3.14 V. 答案：(1)6.28 V 6.28 A (2)e＝6.28sin10πt V (3)3.14 V
答案：ACD
[变式训练]
(揭阳高二检测)(多选)如图是交流发电机的示意图，图甲到图丁 分别表示线圈转动过程中的四个位置，其中甲、丙中的线圈与磁场 方向垂直，乙、丁中线圈与磁场方向平行，则在线圈转动的过程中 电路中有电流的位置是( )
A．甲 B．乙 C．丙 D．丁
解析：线圈转动中感应电流时刻在变化，位于中性面位置时磁 通量最大，但感应电流最小，等于零．位于与中性面垂直位置时， 磁通量最小，但磁通量的变化率最大，感应电流最大，故选项 B、 D 正确，A、C 错误．
3．中性面：线圈平面与磁场垂直的位置．
三、交变电流的变化规律
阅读教材第 32～33 页“交变电流的变化规律”部分，回答下列问
题.
1．正弦式交变电流
(1)定义：按正弦规律变化的交变电流，简称正弦式电流．
(2)函数和图象
函数
图象
瞬时电动势：e＝Emsinωt
瞬时电压：u＝Umsinωt
瞬时电流：i＝Imsinωt
例 2 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 图所示，匀强磁场的磁感应强度为 0.5 T，问：
人教版高中物理《交变电流》优秀PPT课件
有多个副线圈时满足 n1I1=n2I2+n3I3+……
变压器的高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制 变压器的低压线圈匝数少而通过的电流大，应用较粗的导线绕制
第十六页，共28页。
4.理想变压器的输入功率由输出功率决定： P 1U 1I1U 2I2U R 222nn 2U 112/R 2
即在输入电压确定以后，输入功率和原线圈电压与 副线圈匝数的平方成正比，与原线圈匝数的平方成反比， 与副线圈电路的电阻值成反比。
b. 频率 交变电流在1s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,单位是赫兹(Hz)．
c. 周期和频率的 关系是
T 1 f
f1 T
ω=2π/T= 2πf
d. 转速 单位时间线圈转过的转数.单位为 r/s 或 r/min
第四页，共28页。
3、交变电流的有效值
交变电流的有效值是根据电流的热效应规定的：让交流和直 流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热 量相等，就把这一直流的数值叫做这一交流电的有效值。
的最大值为
E m N 0 B 8 0 . 0 0 S 2 0 1 2 8 0 1 0 4 0 V 0 4 . 4 V 8 ③
感应电动势的有效值
EEm4.48V3.2V
④
22
通过电流的有效值
I E 3.2 A6m 4 A ⑤ R1R2 4010
第十页，共28页。
5．一气体放电管，当其两电极间的电压超过
通过摩擦小轮带动磁极转动，使线圈中产生正弦交流电，
给车头灯供电。
已 知 自 行 车 车 轮 半 径 r=35cm ， 摩 擦 小 轮 半 径
r0=1.00cm, 线圈有n=800匝，线圈横截面积s=20cm2，总
变压器的高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制 变压器的低压线圈匝数少而通过的电流大，应用较粗的导线绕制
第十六页，共28页。
4.理想变压器的输入功率由输出功率决定： P 1U 1I1U 2I2U R 222nn 2U 112/R 2
即在输入电压确定以后，输入功率和原线圈电压与 副线圈匝数的平方成正比，与原线圈匝数的平方成反比， 与副线圈电路的电阻值成反比。
b. 频率 交变电流在1s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,单位是赫兹(Hz)．
c. 周期和频率的 关系是
T 1 f
f1 T
ω=2π/T= 2πf
d. 转速 单位时间线圈转过的转数.单位为 r/s 或 r/min
第四页，共28页。
3、交变电流的有效值
交变电流的有效值是根据电流的热效应规定的：让交流和直 流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热 量相等，就把这一直流的数值叫做这一交流电的有效值。
的最大值为
E m N 0 B 8 0 . 0 0 S 2 0 1 2 8 0 1 0 4 0 V 0 4 . 4 V 8 ③
感应电动势的有效值
EEm4.48V3.2V
④
22
通过电流的有效值
I E 3.2 A6m 4 A ⑤ R1R2 4010
第十页，共28页。
5．一气体放电管，当其两电极间的电压超过
通过摩擦小轮带动磁极转动，使线圈中产生正弦交流电，
给车头灯供电。
已 知 自 行 车 车 轮 半 径 r=35cm ， 摩 擦 小 轮 半 径
r0=1.00cm, 线圈有n=800匝，线圈横截面积s=20cm2，总
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.
人教版高中物理《交变电流》PPT优秀课件
辛勤的蜜蜂永没有时间悲哀。汽车坐垫布莱克
感应电流为零。 当你的希望一个个落空，你也要坚定，要沉着！朗费罗
嘲讽是一种力量，消极的力量。赞扬也是一种力量，但却是积极的力量。 当你的希望一个个落空，你也要坚定，要沉着！朗费罗
任何的 2限.制线，都圈是从自每己的经内心过开始的中。 性面一次，交流电方向改变一次， 线圈每转动一周，两次经过中性面，交流电的方向 改变两次。 3.线圈与磁感线平行时（与中性面垂直） ，磁通量为 零，感应电动势最大，感应电流最大。
2、Em匀速转动过程中能产生电动势的最大值——峰值， ω为线圈转动的角速度 e为瞬时值
3、此表达形式仅在从中性面开始计时的情况下成立
4、若该线圈给外电阻R供电，设线圈本身电阻为r，由闭合电路欧
姆定律
i
e Rr
Em sin t
Rr
Im
sin t
R两端的电压为 u iR ImR sin t Um sin t
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：
5.1 交变电流 （一）交流发电机的基本构造
1、交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。 3、交变电流的变化规律：
u=Umsinωt
Um=ImR叫电压的最大值
问题：为什么矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时线圈里能产生交变电流？
三．交变电流的变化规律
e为感应电动势在时刻t的瞬时值，
2、Em匀速转动过程中能产生电动势的最大值——峰值，
感应电流为零。 当你的希望一个个落空，你也要坚定，要沉着！朗费罗
嘲讽是一种力量，消极的力量。赞扬也是一种力量，但却是积极的力量。 当你的希望一个个落空，你也要坚定，要沉着！朗费罗
任何的 2限.制线，都圈是从自每己的经内心过开始的中。 性面一次，交流电方向改变一次， 线圈每转动一周，两次经过中性面，交流电的方向 改变两次。 3.线圈与磁感线平行时（与中性面垂直） ，磁通量为 零，感应电动势最大，感应电流最大。
2、Em匀速转动过程中能产生电动势的最大值——峰值， ω为线圈转动的角速度 e为瞬时值
3、此表达形式仅在从中性面开始计时的情况下成立
4、若该线圈给外电阻R供电，设线圈本身电阻为r，由闭合电路欧
姆定律
i
e Rr
Em sin t
Rr
Im
sin t
R两端的电压为 u iR ImR sin t Um sin t
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：
5.1 交变电流 （一）交流发电机的基本构造
1、交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。 3、交变电流的变化规律：
u=Umsinωt
Um=ImR叫电压的最大值
问题：为什么矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时线圈里能产生交变电流？
三．交变电流的变化规律
e为感应电动势在时刻t的瞬时值，
2、Em匀速转动过程中能产生电动势的最大值——峰值，
高中物理第5章交变电流1交变电流课件新人教版选修3
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．
例1 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 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
1．下列说法中正确的是( ) A．穿过线圈的磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动 势一定越大 B．穿过线圈的磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一 定越大 C．穿过线圈的磁通量不变，线圈中产生的感应电动势恒 为定值 D．穿过线圈的磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动 势一定越大
【答案】D 【解析】穿过线圈的磁通量变化大，磁通量变化不一定 快，故线圈中产生的感应电动势不一定大，故A错误；穿过线 圈的磁通量大，磁通量变化不一定快，故线圈中产生的感应电 动势不一定大，故B错误；穿过线圈的磁通量不变，根据法拉 第电磁感应定律，线圈中产生的感应电动势为零，故C错误； 根据法拉第电磁感应定律，对于同一个线圈，穿过线圈的磁通 量变化越快，线圈中产生的感应电动势一定越大，故D正确．
解析：由图象可知，0.01 s时，感应电流为零，则感应电 动势为零，磁通量最大，线圈平面处于中性面位置，故A正 确；由图象可知，0.02 s时，感应电流为零，则感应电动势为 零，磁通量最大，线圈平面处于中性面位置，故B错误；由图 象可知，T＝0.02 s，故C错误；由图可知0.01 s电流方向改变一 次，所以1秒内线圈中感应电流的方向变化100次，故D错误．
高中物理第五章1交变电流课件新人教版选修3
第五章 交变电流 1 交变电流
[学习目标]
1.会观察电流(或电压)的波形图,理解交变电流和直流的概念.
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.知道中性面的物理特点.
课前预习 掌握新知
知识梳理
一、交变电流 1.交变电流: 大小 和 方向 随时间做周期性变化的电流叫交变电
学霸笔记
搞清两个特殊位置的特点 (1)线框平面与磁场垂直时:e 为 0,i 为 0,Φ为最大, 为 0.
t (2)线框平面与磁场平行时:e 为最大,i 为最大,Φ为 0, 为最大.
t
(教师备用)
例1-1:(多选)如图所示,一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方
向的转轴OO′以恒定的角速度ω转动,从线圈平面与磁场方向平行时
(4)交变电流的瞬时值表达式与开始计时的位置无关.( (5)交流电源没有正负极之分.( √ )
×)
×)
(1)如图所示,当线圈在磁场中绕OO′轴转动时,哪些边切割磁感线?线圈 转到哪些位置时没有感应电流?
答案:当线圈在磁场中绕OO′轴转动时,AB,CD边切割磁感线产生感应电 流.线圈转到(甲)和(丙)位置时没有感应电流,我们称之为中性面. (2)正弦式交变电流的图象一定是正弦函数曲线吗? 答案:不一定,根据计时起点不同,也可能是余弦函数曲线.
[要点归纳]
1.峰值表达式
Em=nBSω,Im= Em = nBS ,Um=ImR= nBSR .
Rr Rr
Rr
2.峰值决定因素: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.
[学习目标]
1.会观察电流(或电压)的波形图,理解交变电流和直流的概念.
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.知道中性面的物理特点.
课前预习 掌握新知
知识梳理
一、交变电流 1.交变电流: 大小 和 方向 随时间做周期性变化的电流叫交变电
学霸笔记
搞清两个特殊位置的特点 (1)线框平面与磁场垂直时:e 为 0,i 为 0,Φ为最大, 为 0.
t (2)线框平面与磁场平行时:e 为最大,i 为最大,Φ为 0, 为最大.
t
(教师备用)
例1-1:(多选)如图所示,一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方
向的转轴OO′以恒定的角速度ω转动,从线圈平面与磁场方向平行时
(4)交变电流的瞬时值表达式与开始计时的位置无关.( (5)交流电源没有正负极之分.( √ )
×)
×)
(1)如图所示,当线圈在磁场中绕OO′轴转动时,哪些边切割磁感线?线圈 转到哪些位置时没有感应电流?
答案:当线圈在磁场中绕OO′轴转动时,AB,CD边切割磁感线产生感应电 流.线圈转到(甲)和(丙)位置时没有感应电流,我们称之为中性面. (2)正弦式交变电流的图象一定是正弦函数曲线吗? 答案:不一定,根据计时起点不同,也可能是余弦函数曲线.
[要点归纳]
1.峰值表达式
Em=nBSω,Im= Em = nBS ,Um=ImR= nBSR .
Rr Rr
Rr
2.峰值决定因素: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.
高中物理 第五章 交变电流 1 交变电流课件 新人教版选修3-2
提示：当线圈在磁场中绕 OO′轴转动时，AB、CD 边切割 磁感线产生感应电流，由于两边切割磁感线的有效速度大小及 方向不断改变，所以产生的感应电流大小和方向不断变化．线 圈转到甲和丙位置时没有感应电流．我们称之为中性面．
1．正弦式交变电流的产生：将闭合矩形线圈置于匀 强磁场中，并绕垂直磁场方向的轴做匀速转动．
判断正误
(1)在匀强磁场中线圈绕垂直磁场的转轴匀速转动的 过程中，某些特殊时段，n 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．(√)
(3)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，峰值越大，则瞬时值也越大．(×)
第五章 交变电流
1 交变电流
学习目标
1.理解交流电、直流电的 概念. 2.了解交变电流的产生， 会分析线圈转一周中电动 势和电流方向的变化. 3.知道交变电流的变化规 律及表示方法. 4.能够理解交变电流的峰 值、瞬时值的含义.
重点难点
重点 交流电的产生 及其变化规律.
难点
运用电磁感应 知识，分析线 圈转动一周中 电动势和电流 变化的特点.
D．线框经过中性面时，各边不切割磁感线 解析：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 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．
垂直于中性面时，穿过线框的磁通量为零，切割磁感 线的两边的速度与磁感线垂直，有效切割速度最大，所以 感应电动势最大，此时穿过线框的磁通量的变化率最 大．故 C、D 正确．
线圈处于题图位置时，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，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．只有 C 正确．
高中物理第五章交变电流5_1交变电流课件新人教版选修3_2
考点
交变电流的变化规律
1．瞬时值表达式的推导
若线圈平面从中性面开始转动，如图，则经过时间 t：
对于纯电阻电路，设闭合电路总电阻为 R＋r，由欧姆 e Em 定律得闭合回路的电流瞬时值为 i ＝ ＝ sinωt ＝ R＋ r R＋ r Imsinωt，此时加在电路上的路端电压的瞬时值为 u＝iR＝ ImRsinωt＝Umsinωt。
01课前自主学习
一、交变电流 1．交变电流
1 周期性 变化的电流，简称 大小和方向都随时间做 □ 2 交流 □
。 2．直流 3 方向 不随时间变化的电流。 □
3．图象特点 (1)恒定电流的图象是一条与时间轴
4 平行 的直线。 □
(2)交变电流的图象有时会在时间轴的上方，有时会在 5 时间 做周期性变化。 时间轴的下方，即随 □
[答案] (1)78.5 V
(2)39.25 V
(3)e＝78.5sin50πt(V)
[解析]
由题意，先求出角速度 ω，
f＝1500 r/min＝25 Hz，ω＝2πf＝50π rad/s。 感应电动势的最大值为： Em＝NBSω≈100×0.5×0.01×50×3.14 V＝78.5 V。 由题图可以看出，线圈是从中性面开始计时，产生交 变电动势的瞬时值表达式应为 e＝Emsinωt，所以 e＝78.5sin50πt(V)，转过 30° 角时的电动势为 1 e＝Emsin30° ＝78.5× V＝39.25 V。 2
考点 1．交变电流 (1)定义
交变电流的产生过程
大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电 流，简称交流。
(2)特点
交变电流的主要特点是其方向随时间变化。大小不变、 方向改变的电流也是交变电流； 方向不随时间变化的电流称 为直流； 大小和方向均不改变的电流是前面我们学习的恒定 电流。
交变电流 高中物理选修教学课件PPT 人教版
实验注意事项：
1.线圈从中性面 开始旋转。
2.先转半周，再 转后半周。
i 前半周
0
t
后半周
教学七个环节：
二极管探究电流方向 单匝线圈探究实验 理论推导
借助演示，引入新课
传感器探究电流大小
传感器观察中性面 处电流改变方向 科学漫步
教学过程：
一、借助演示，引入新课
观察指针 变化
手摇发电机产生的电流 与恒定电流是不同的.
探究交变电流的 产生过程及中性 面的特点。
了解发电厂发电过 程，激发学生 的学 习兴趣，体现“生 活—物理—生活” 的理念。
创新点：
1.对教材中的实验进行改进 01 二极管实验
缺点：学生被动接受，缺少思考。
问题链：
1.连入一个二极管，观察现象。 2.通过现象能说明电流方向 发生变化吗？ 3.引入两个二极管。 4.为了证明电流方向，两个二极 管应该如何连接。
交变电流
说课流程
A 教材、学情分析 B 教学目标 C 教学设计 D 创新点 E 教学过程 F 教学反思
教材分析：
选自人教版物理选修3-2 第五章 第1节 交变电流
交变电流是电磁感应理论的具 体应用，是前一章的延续和发展， 同时也是本章的理论基础，所以本 节课起到了承上启下的作用。
学情分析：
已有基础
学生已有电磁感应的 理论基础，在此基础上 建构新的知识，符合认 知规律。
存在问题
本节内容较抽象，概 念较多，学生在理解方 面会存在一些困难。
教学目标：
核心 素养
物理 观念
科学 思维
科学 探究
科学 态度
知道交变电流、 中性面等概念， 能用函数表达 式 和图象描述 交变电流。
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2017 年中国水电发展论坛在北京隆重举行,与会代表在了解到 国际水电发展的大环境、大趋势的同时,还饶有兴致地分享了关于中 国水电“走出去”的战略实施、水电与风能、光伏多能互补等方面 的成功经验和成果。城市的灯火辉煌、工厂里的机器轰鸣,一切都离 不开电。长江三峡水力发电,各地火力
发电,它们发电的共同之处就是生产和输送的大多都是交变电 流。那什么是交变电流?与直流电流有什么不同?它又是如何产生的 呢?
课时 5.1 交 变 电 流
1.知道交变电流,能区分直流和交变电流。 2.分析线圈转动一周过程中电动势和电流方向的变化,能对交 变电流的产生有比较清楚的认识,了解中性面的概念。 3.知道正弦式交变电流的图象描述。 4.知道正弦式交变电动势、电压、电流的瞬时值ห้องสมุดไป่ตู้达式,理解峰 值的意义。
重点难点:交变电流的产生过程与变化规律。 教学建议:本节内容需安排 1 个课时教学,要在教学中剖析交变 电流的概念,掌握交变电流和直流的区别。利用挂图、课件或者动画 分析交变电流的产生过程,通过交变电流瞬时值的推导了解交变电 流的变化规律,并了解其图象。教学中要做好演示实验,要注意引导 学生观察和总结。 导入新课:我们用手摇发电机模型进行两个演示实验:
1.交变电流 (1)交变电流(AC):① 大小 随时间做② 周期 变化的电流, 简称交流。
(2)直流(DC):③ 方向 不随时间变化的电流。
2.交变电流的产生 (1)产生原理:在匀强磁场中,矩形线圈绕在线圈平面内且垂直 于磁感线的轴匀速转动,如图所示,线圈中就会产生④ 正弦交变 电流。
(2)中性面:线圈平面与磁场⑤ 垂直 的位置。
1.将发电机的两端接小灯泡,当线圈转动时,请大家观察小灯泡 的发电情况(小灯泡一闪一闪地亮了)。
2.如果把小灯泡换成电流表,当线圈缓慢转动时,再观察电流表 指针的摆动情况(电流表指针左右摆动)。
根据上述实验现象,请大家思考:线圈产生的是什么样的电流? 它的产生原理是怎样的?它的变化规律是怎样的?它与恒定电流又有 何区别呢?带着这些问题我们进入今天的新课学习。
3.交变电流的变化规律 (1)正弦式交变电流 a.定义:按⑥ 正弦 规律变化的交变电流,简称⑦ 正弦式电
流。
b.函数和图象
函数 图象 瞬时电动势:
⑧ 瞬时电压: ⑨ 瞬时电流: ⑩
注:表达式中 Em、Um、Im 分别是电动势、电压、电流的 峰
值 ,而 e、u、i 则是这几个量的
。
(2)其他交变电流
【答案】(1)e=311sin 100πt (V) (2)i=3.11sin 100πt (A)
主题 1:交变电流
用手摇发电机模型可以发出交变电流,请思考并回答以下问题。 (1)如图甲所示,把小灯泡分别接到干电池和手摇模型发电机的 输出端,闭合开关,摇动发电机的手柄,观察小灯泡的发光情况,小灯 泡的发光情况能够说明什么?
【答案】C
3.如图所示,面积均为 S 的单匝线圈绕其对称轴或中心轴在匀强磁 场 B 中以角速度ω匀速转动,能产生正弦交变电动势 e=BSωsin ωt 的图是( )。
【答案】A
4.一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电动势最大值为 311 V, 线圈在磁场中转动的角速度是 100π rad/s。 (1)写出感应电动势的瞬时值表达式。 (2)若该发电机只与阻值为 100 Ω的电阻组成闭合电路,试写出通过 负载的电流瞬时值表达式。
解答:(1)线圈转到与图示位置垂直(中性面位置)时,电流方向 会改变。线圈转动一周,电流方向改变两次。
(2)线圈转到与图示位置垂直时电流为零,也就是说电流为零时 电流方向将发生改变。
(3)线圈转到图示位置时电流最大。 知识链接:线圈每转一周,电流方向改变两次,电流方向改变的 时刻就是线圈中无电流的时刻,此时线圈所处的位置叫作中性面。
(2)探究交变电流的特点,如图乙所示,把电流表接入到模型发 电机的输出端,摇动发电机的手柄,观察电流表指针的摆动情况是怎 样的?电流表指针的摆动情况说明什么问题?
乙
解答:(1)接在直流电路中的小灯泡亮度不变;转动手摇发电机 的手柄,小灯泡的亮度不断变化,这说明了交变电流不同于恒定电流。
(2)随着线圈的转动,电流表的指针不停地在“0”刻度线的两侧 左右摆动,说明手摇发电机产生的电流的大小、方向都处于变化中。
3.交变电流在一个周期内,电流方向改变几次?线圈在哪个位置 时电流的方向发生改变?
解答:电流方向改变两次;线圈经过中性面时,线圈中电流的方 向发生改变。
1.如图所示,一匝数为 N 的矩形线圈的面积为 S,在磁感应强度为 B 的匀强磁场中绕 OO'轴以角速度ω匀速转动,从图示位置转过 90° 时电动势是( )。
主题 3:交变电流的变化规律(重点探究)
(1)如图所示,已知面积为 S 的单匝线圈 abcd 在磁感应强度为 B 的匀强磁场中绕中心轴从中性面开始转动,角速度为ω。
A.NBSω B.0 C.BSω D.NBSωcos (ωt+90°)
【答案】B
2.图示为演示交变电流的装置图,关于这个实验,下列说法正确的是 ( )。
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.线圈处于图示位置时,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
①方向 ②周期性 ③方向 ④正弦交变 ⑤垂直 ⑥正弦 ⑦正 弦式电流 ⑧e=Emsin ωt ⑨u=Umsin ωt ⑩i=Imsin ωt 峰 值 瞬时值
1.交变电流与直流有什么区别?
解答:直流方向不变化,交变电流方向周期性变化。
2.什么是中性面?
解答:在交流发电机中,线圈平面与磁感线垂直的位置叫中性面。
知识链接:教学用发电机产生的电流,大小和方向都在不断地变 化,是一种交变电流。
主题 2:交变电流的产生 如图所示,当线圈转动时,电流表的指针会左右摆动,表明流过 电流表的电流的方向是变化的。
(1)图示中线圈转到什么位置时,线圈中电流方向会发生改变? 线圈转动一周,电流方向会改变几次?
(2)线圈转到什么位置没有电流? (3)线圈转到什么位置电流最大?
发电,它们发电的共同之处就是生产和输送的大多都是交变电 流。那什么是交变电流?与直流电流有什么不同?它又是如何产生的 呢?
课时 5.1 交 变 电 流
1.知道交变电流,能区分直流和交变电流。 2.分析线圈转动一周过程中电动势和电流方向的变化,能对交 变电流的产生有比较清楚的认识,了解中性面的概念。 3.知道正弦式交变电流的图象描述。 4.知道正弦式交变电动势、电压、电流的瞬时值ห้องสมุดไป่ตู้达式,理解峰 值的意义。
重点难点:交变电流的产生过程与变化规律。 教学建议:本节内容需安排 1 个课时教学,要在教学中剖析交变 电流的概念,掌握交变电流和直流的区别。利用挂图、课件或者动画 分析交变电流的产生过程,通过交变电流瞬时值的推导了解交变电 流的变化规律,并了解其图象。教学中要做好演示实验,要注意引导 学生观察和总结。 导入新课:我们用手摇发电机模型进行两个演示实验:
1.交变电流 (1)交变电流(AC):① 大小 随时间做② 周期 变化的电流, 简称交流。
(2)直流(DC):③ 方向 不随时间变化的电流。
2.交变电流的产生 (1)产生原理:在匀强磁场中,矩形线圈绕在线圈平面内且垂直 于磁感线的轴匀速转动,如图所示,线圈中就会产生④ 正弦交变 电流。
(2)中性面:线圈平面与磁场⑤ 垂直 的位置。
1.将发电机的两端接小灯泡,当线圈转动时,请大家观察小灯泡 的发电情况(小灯泡一闪一闪地亮了)。
2.如果把小灯泡换成电流表,当线圈缓慢转动时,再观察电流表 指针的摆动情况(电流表指针左右摆动)。
根据上述实验现象,请大家思考:线圈产生的是什么样的电流? 它的产生原理是怎样的?它的变化规律是怎样的?它与恒定电流又有 何区别呢?带着这些问题我们进入今天的新课学习。
3.交变电流的变化规律 (1)正弦式交变电流 a.定义:按⑥ 正弦 规律变化的交变电流,简称⑦ 正弦式电
流。
b.函数和图象
函数 图象 瞬时电动势:
⑧ 瞬时电压: ⑨ 瞬时电流: ⑩
注:表达式中 Em、Um、Im 分别是电动势、电压、电流的 峰
值 ,而 e、u、i 则是这几个量的
。
(2)其他交变电流
【答案】(1)e=311sin 100πt (V) (2)i=3.11sin 100πt (A)
主题 1:交变电流
用手摇发电机模型可以发出交变电流,请思考并回答以下问题。 (1)如图甲所示,把小灯泡分别接到干电池和手摇模型发电机的 输出端,闭合开关,摇动发电机的手柄,观察小灯泡的发光情况,小灯 泡的发光情况能够说明什么?
【答案】C
3.如图所示,面积均为 S 的单匝线圈绕其对称轴或中心轴在匀强磁 场 B 中以角速度ω匀速转动,能产生正弦交变电动势 e=BSωsin ωt 的图是( )。
【答案】A
4.一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电动势最大值为 311 V, 线圈在磁场中转动的角速度是 100π rad/s。 (1)写出感应电动势的瞬时值表达式。 (2)若该发电机只与阻值为 100 Ω的电阻组成闭合电路,试写出通过 负载的电流瞬时值表达式。
解答:(1)线圈转到与图示位置垂直(中性面位置)时,电流方向 会改变。线圈转动一周,电流方向改变两次。
(2)线圈转到与图示位置垂直时电流为零,也就是说电流为零时 电流方向将发生改变。
(3)线圈转到图示位置时电流最大。 知识链接:线圈每转一周,电流方向改变两次,电流方向改变的 时刻就是线圈中无电流的时刻,此时线圈所处的位置叫作中性面。
(2)探究交变电流的特点,如图乙所示,把电流表接入到模型发 电机的输出端,摇动发电机的手柄,观察电流表指针的摆动情况是怎 样的?电流表指针的摆动情况说明什么问题?
乙
解答:(1)接在直流电路中的小灯泡亮度不变;转动手摇发电机 的手柄,小灯泡的亮度不断变化,这说明了交变电流不同于恒定电流。
(2)随着线圈的转动,电流表的指针不停地在“0”刻度线的两侧 左右摆动,说明手摇发电机产生的电流的大小、方向都处于变化中。
3.交变电流在一个周期内,电流方向改变几次?线圈在哪个位置 时电流的方向发生改变?
解答:电流方向改变两次;线圈经过中性面时,线圈中电流的方 向发生改变。
1.如图所示,一匝数为 N 的矩形线圈的面积为 S,在磁感应强度为 B 的匀强磁场中绕 OO'轴以角速度ω匀速转动,从图示位置转过 90° 时电动势是( )。
主题 3:交变电流的变化规律(重点探究)
(1)如图所示,已知面积为 S 的单匝线圈 abcd 在磁感应强度为 B 的匀强磁场中绕中心轴从中性面开始转动,角速度为ω。
A.NBSω B.0 C.BSω D.NBSωcos (ωt+90°)
【答案】B
2.图示为演示交变电流的装置图,关于这个实验,下列说法正确的是 ( )。
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.线圈处于图示位置时,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
①方向 ②周期性 ③方向 ④正弦交变 ⑤垂直 ⑥正弦 ⑦正 弦式电流 ⑧e=Emsin ωt ⑨u=Umsin ωt ⑩i=Imsin ωt 峰 值 瞬时值
1.交变电流与直流有什么区别?
解答:直流方向不变化,交变电流方向周期性变化。
2.什么是中性面?
解答:在交流发电机中,线圈平面与磁感线垂直的位置叫中性面。
知识链接:教学用发电机产生的电流,大小和方向都在不断地变 化,是一种交变电流。
主题 2:交变电流的产生 如图所示,当线圈转动时,电流表的指针会左右摆动,表明流过 电流表的电流的方向是变化的。
(1)图示中线圈转到什么位置时,线圈中电流方向会发生改变? 线圈转动一周,电流方向会改变几次?
(2)线圈转到什么位置没有电流? (3)线圈转到什么位置电流最大?