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.pptx
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高中物理第五章交变电流55电能的输送课件选修32
A．功率损失是原来的n1 B．功率损失是原来的n12 C．电压损失是原来的n1 D．电压损失是原来的 n 倍
1.远距离输送一定功率的交流电，输电线 上的电压损失 ΔU＝UP·r。
2．远距离输送一定功率的交流电，输电线上功率损失 ΔP＝UP 2·r。
[解析] 设输电电压为 U，所输送的功率为 P，输电线 路总电阻为 r，则输电电流 I＝UP，线路的功率损失 ΔP＝I2r ＝PU22r，可知 ΔP∝U12，当输电电压 U 升高为原来的 n 倍时， 功率损失变为原来的n12，A 错误，B 正确；线路上的电压损 失 ΔU＝Ir＝PUr，可知 ΔU∝U1 ，当输电电压升高为原来的 n 倍时，电压损失变为原来的n1，C 正确，D 错误。
电阻为 R。当副线圈与原线圈的匝数比为 k 时，线路损耗的
电功率为 P1，若将副线圈与原线圈的匝数比提高到 nk，线
路损耗的电功率为 P2，则 P1 和PP21分别为(
)
A.PkUR，n1
B.kPU2R，n1
C.PkUR，n12 D.kPU2R，n12
解析 原线圈的电流为 I1＝UP，由于 P、U 不变，故 I1 不变，由II12＝nn21＝k 得 P1＝I22R＝kPU2R；由I2I′1 ＝nn21′ ′＝nk 得 P2＝I2′2R＝nkPU2R，则PP21＝n12，故选项 D 正确。
[变式训练1] (多选)在远距离输电时，输送的电功率为
P，输电电压为 U，所用导线的电阻率为 ρ，横截面积为 S，
总长度为 l，输电线损失的功率为 ΔP，用户得到的功率为
P′，则下列关系式正确的是( )
A．ΔP＝Uρ2lS
B．ΔP＝PU22ρSl
C．P′＝P－Uρ2lS
D．P′＝P1－UPρ2Sl
1.远距离输送一定功率的交流电，输电线 上的电压损失 ΔU＝UP·r。
2．远距离输送一定功率的交流电，输电线上功率损失 ΔP＝UP 2·r。
[解析] 设输电电压为 U，所输送的功率为 P，输电线 路总电阻为 r，则输电电流 I＝UP，线路的功率损失 ΔP＝I2r ＝PU22r，可知 ΔP∝U12，当输电电压 U 升高为原来的 n 倍时， 功率损失变为原来的n12，A 错误，B 正确；线路上的电压损 失 ΔU＝Ir＝PUr，可知 ΔU∝U1 ，当输电电压升高为原来的 n 倍时，电压损失变为原来的n1，C 正确，D 错误。
电阻为 R。当副线圈与原线圈的匝数比为 k 时，线路损耗的
电功率为 P1，若将副线圈与原线圈的匝数比提高到 nk，线
路损耗的电功率为 P2，则 P1 和PP21分别为(
)
A.PkUR，n1
B.kPU2R，n1
C.PkUR，n12 D.kPU2R，n12
解析 原线圈的电流为 I1＝UP，由于 P、U 不变，故 I1 不变，由II12＝nn21＝k 得 P1＝I22R＝kPU2R；由I2I′1 ＝nn21′ ′＝nk 得 P2＝I2′2R＝nkPU2R，则PP21＝n12，故选项 D 正确。
[变式训练1] (多选)在远距离输电时，输送的电功率为
P，输电电压为 U，所用导线的电阻率为 ρ，横截面积为 S，
总长度为 l，输电线损失的功率为 ΔP，用户得到的功率为
P′，则下列关系式正确的是( )
A．ΔP＝Uρ2lS
B．ΔP＝PU22ρSl
C．P′＝P－Uρ2lS
D．P′＝P1－UPρ2Sl
人教高中物理选修3-2-5.1交变电流课件(人教版)
值圈为平面Em与= 中性，面经有时一间夹t角，，此感时应线
电动势瞬时值e=
。
交流电的有效值是根据交流电的热效应规定的，
反应的是交流电在能量方面的平均效果。让交
流电与恒定电流通过阻值相同的电阻，若在相
等时间内产生的热量相等，这一恒定电流值就
是交流电的有效值。
对正弦交流电，其最大值和有效值之间的关系
为E=
• 四种方法中第一种方法操作性强,也是教材中 推出的产生交变电流的原理方法。
• 四种方法中第一种方法操作性强, 也是教材中推出的产生交变电流 的原理方法。
• 在第一种方法中，中性面是指
• 设n匝线圈从中性面以角速度ω开
始绕垂直于匀强磁场B的轴匀速
转则动转，动令过程ab中=d感c=L应1，电a动d=势bc的=L最2 ，大
人教高中物理 选修3-2 交变电流
主要内容 知识点一、正弦交流电的产生 知识点二、交流电的有效值
• 正弦交流电的产生主要有以下四种方式：
• 方法一:矩形线框在匀强磁场中绕垂直于磁场 的轴匀速转动. （E=BLVsinθ）
• 方法二:磁场按正弦规律变化 • 方法三：导体棒的有效长度按正正弦规律变化
• 方法四：导体棒的速度按正弦规律变化
（电子重力不计，一切电阻均不计）则 （ AB ） A．电子往复运动 （设不与板撞击） B．往复运动周期为2秒（设不与板撞击） C．电子作直线运动，最终到上极板 D．电子作直线运动，最终到下极板
• 5、将硬导线中间一段折成不封闭的正方形， 每边长为l，它在磁感应强度为B、方向如图的 匀强磁场中匀速转动，转速为n，导线在a、b 两处通过电刷与外电路连接，外电路有额定功 率为P的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外， 其余部分的电阻不计，灯泡的电阻应为 （ B ）
高中物理 第五章 交变电流课件 3 课件 人教版选修3-2
精选ppt
2.图10－1－3中闭合线圈都在匀强磁场中绕虚线所示的固 定转轴匀速转动，不能产生正弦式交变电流的是( )
精选ppt
解析： A、B选项中闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁
场且过线圈平面的转轴匀速转动，满足产生正弦式交
变电流的条件，能产生正弦式交变电流；C选项中转轴
平行于磁场，转动过程中，穿过线圈的磁通量始终为
精选ppt
4．一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转
动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图10－1－5
甲所示，则下列说法中正确的是
()
精选ppt
A．t＝0时刻线圈平面与中性面垂直 B．t＝0.01 s时刻Φ的变化率达最大 C．0.02 s时刻感应电动势达到最大 D．该线圈相应的感应电动势图象如图乙所示
6．某同学在研究电容、电感对 恒定电流与交变电流的影响 时，采用了如图10－1－6所 示的电路，其中L1、L2是两 个完全相同的灯泡．已知把 开关置于3、4时，电路与交 流电源连通，稳定后的两个灯泡发光亮度相同，则该 同学在如下操作过程中能观察到的实验现象是 ( )
精选ppt
A．当开关置于3、4时，稳定后若只增加交变电流的频 率，则L1变暗，L2变亮
(1)周期(T)：交变电流完成一次周期性变化(线圈转一周)
所需的时间，单位是秒(s)，公式T＝
2π ω
.
(2)频率(f)：交变电流在1 s内完成周期性变化的次数 ，单
位是赫兹(Hz)．
(3)周期和频率的关系：T＝
1 f
或f＝
1 T
.
精选ppt
2．交变电流的四值
(1)峰值：Em＝ nBSω . (2)瞬时值：交变电流在某一 时刻 的值，是时间的函数．
2.图10－1－3中闭合线圈都在匀强磁场中绕虚线所示的固 定转轴匀速转动，不能产生正弦式交变电流的是( )
精选ppt
解析： A、B选项中闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁
场且过线圈平面的转轴匀速转动，满足产生正弦式交
变电流的条件，能产生正弦式交变电流；C选项中转轴
平行于磁场，转动过程中，穿过线圈的磁通量始终为
精选ppt
4．一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转
动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图10－1－5
甲所示，则下列说法中正确的是
()
精选ppt
A．t＝0时刻线圈平面与中性面垂直 B．t＝0.01 s时刻Φ的变化率达最大 C．0.02 s时刻感应电动势达到最大 D．该线圈相应的感应电动势图象如图乙所示
6．某同学在研究电容、电感对 恒定电流与交变电流的影响 时，采用了如图10－1－6所 示的电路，其中L1、L2是两 个完全相同的灯泡．已知把 开关置于3、4时，电路与交 流电源连通，稳定后的两个灯泡发光亮度相同，则该 同学在如下操作过程中能观察到的实验现象是 ( )
精选ppt
A．当开关置于3、4时，稳定后若只增加交变电流的频 率，则L1变暗，L2变亮
(1)周期(T)：交变电流完成一次周期性变化(线圈转一周)
所需的时间，单位是秒(s)，公式T＝
2π ω
.
(2)频率(f)：交变电流在1 s内完成周期性变化的次数 ，单
位是赫兹(Hz)．
(3)周期和频率的关系：T＝
1 f
或f＝
1 T
.
精选ppt
2．交变电流的四值
(1)峰值：Em＝ nBSω . (2)瞬时值：交变电流在某一 时刻 的值，是时间的函数．
高中物理 第五章 交变电流 第1节 交变电流课件2高二选修32物理课件
(2)当 t＝110 s 时，电动势的瞬时值 e＝375sin5π×110V＝375 V. [答案] (1)e＝375sin 5πt V (2)375 V
12/10/2021
第三十页，共四十九页。
[规 律 方 法] 瞬时值表达式的确定步骤
12/10/2021
第三十一页，共四十九页。
|对点训练| 1．(多选)一个矩形线圈在匀强磁场中转动，产生的感应电 动势 e＝220 2sin 100πt(V)，则( ) A．交流电的频率是 100π Hz B．t＝0 时，线圈位于中性面 C．交流电的周期是 0.02 s D．t＝0.05 s 时，e 有最大值
12/10/2021
第二十九页，共四十九页。
[解析] 分别把 Em、ω 的数值推出，代入一般式 e＝Emsin ωt 就得出了瞬时值表达式．求瞬时值时，只需把 t 的时刻代入表达 式就可以了．
(1)e＝Emsin ωt＝NBS·2πnsin 2πnt，代入数据可得 e＝ 375sin 5πt V.
(1)线圈中产生的感应电动势的最大值； (2)从图示位置开始计时，写出通过灯泡的电流的瞬时值表 达式； (3)从图示位置转过 30°过程中通过小灯泡的电荷量．
12/10/2021
第三十四页，共四十九页。
解析：(1)线圈中产生的感应电动势的最大值表达式为 Em＝ NBSω＝40×0.2×2.0×10－2×100 V＝16 V.
3．两个特殊位置的对比分析
名称
位置
磁通量 磁通量的变化率
感应电动势 电流方向
中性面 线圈平面与
磁场垂直 最大 零 零 改变
中性面的垂面 线圈平面
与磁场平行 零 最大 最大 不变
12/10/2021
12/10/2021
第三十页，共四十九页。
[规 律 方 法] 瞬时值表达式的确定步骤
12/10/2021
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|对点训练| 1．(多选)一个矩形线圈在匀强磁场中转动，产生的感应电 动势 e＝220 2sin 100πt(V)，则( ) A．交流电的频率是 100π Hz B．t＝0 时，线圈位于中性面 C．交流电的周期是 0.02 s D．t＝0.05 s 时，e 有最大值
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第二十九页，共四十九页。
[解析] 分别把 Em、ω 的数值推出，代入一般式 e＝Emsin ωt 就得出了瞬时值表达式．求瞬时值时，只需把 t 的时刻代入表达 式就可以了．
(1)e＝Emsin ωt＝NBS·2πnsin 2πnt，代入数据可得 e＝ 375sin 5πt V.
(1)线圈中产生的感应电动势的最大值； (2)从图示位置开始计时，写出通过灯泡的电流的瞬时值表 达式； (3)从图示位置转过 30°过程中通过小灯泡的电荷量．
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第三十四页，共四十九页。
解析：(1)线圈中产生的感应电动势的最大值表达式为 Em＝ NBSω＝40×0.2×2.0×10－2×100 V＝16 V.
3．两个特殊位置的对比分析
名称
位置
磁通量 磁通量的变化率
感应电动势 电流方向
中性面 线圈平面与
磁场垂直 最大 零 零 改变
中性面的垂面 线圈平面
与磁场平行 零 最大 最大 不变
12/10/2021
高中物理 5.0《交变电流》PPT课件精品课件 新人教版选修3-2
4、频率：一秒内完成周期性变化的次数。
f 1 T
5、有效值： E U
2 2f
I
T
（2）正弦交流电的有效值与最大值的关系：
E Em 2
注意：A.对于交流电若没有特殊说明的均指有效值
B.在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。
C.求通过某导体截面的电量一定要用平均值。
45
5.3《电感电容对 交变电流的影响》
(1)通过电阻R的电量q；
q It nBS Rr
(2) 电阻R上产生的焦耳热Q
在此过程中电阻R上的焦耳热为
一个周期内产生焦耳热的1／4，
Q
1 4
I 2RT
R（nBS )2
4(R r)2
43
练习4：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’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：
新课标人教版课件系列
《高中物理》
选修3-2
1
第五章 《交变电流》
2
5.1《交变电流》
3
教 学目 标
• （一）知识与技能 • 1．使学生理解交变电流的产生原理，知道什么是
中性面。 • 2．掌握交变电流的变化规律及表示方法。 • 3．理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准
确含义。 • （二）过程与方法 • 1．掌握描述物理量的三种基本方法（文字法、公
37
例3.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 2 2 RT
42
I
1 2
( I12
I22 )
3 2
1 2
人教版高二物理选修3-2 5.1交变电流 课件(共25张PPT)
5.1 交变电流
b
c
c
d
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k
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A
B
b
K L
A
a
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a
dk
a
A
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c
K L
A d
B
b
c
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k
L
A
B
甲
乙
丙
丁
戊
正弦交变电流的产生及变化规律 1.交流电产生过程中的两个特殊位置
图示 概念 中性面位置 与中性面垂直的位置
B⊥S
B∥S
Φ＝BS，最大
Φ＝0，最小
特点
e＝nΔΔΦt ＝0，最小
e＝nΔΔΦt ＝nBSω，最大
2.(2018·湖南邵阳二中月考)(多选)一正弦交流电的电压随时间 变化的规律如图12所示。由图可知( )
A.该交流电的电压瞬时值的表达式为 u＝100sin 25πt(V) B.该交流电的频率为 25 Hz C.该交流电的电压的有效值为 100 2 V D.若将该交流电压加在阻值 R＝100 Ω 的电阻两端，则电阻消耗的功率为 50 W
2.如图6所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，其转动轴 线OO′与磁感线垂直。已知匀强磁场的磁感应强度B＝1 T，线 圈所围面积S＝0.1 m2，转速12 r/min。若从中性面开始计时， 则线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式应为( )
A.e＝12πsin 120t(V) C.e＝0.04πsin 0.4圈匝数之比为4∶1，原线圈接入
一电压为U＝U0sinωt的交流电源，副线圈接一个R＝27.5 Ω的
负载电阻．若U0＝220 2 V，ω＝100π rad/s，则下述结论正
b
c
c
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k
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B
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K L
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B
c
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甲
乙
丙
丁
戊
正弦交变电流的产生及变化规律 1.交流电产生过程中的两个特殊位置
图示 概念 中性面位置 与中性面垂直的位置
B⊥S
B∥S
Φ＝BS，最大
Φ＝0，最小
特点
e＝nΔΔΦt ＝0，最小
e＝nΔΔΦt ＝nBSω，最大
2.(2018·湖南邵阳二中月考)(多选)一正弦交流电的电压随时间 变化的规律如图12所示。由图可知( )
A.该交流电的电压瞬时值的表达式为 u＝100sin 25πt(V) B.该交流电的频率为 25 Hz C.该交流电的电压的有效值为 100 2 V D.若将该交流电压加在阻值 R＝100 Ω 的电阻两端，则电阻消耗的功率为 50 W
2.如图6所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，其转动轴 线OO′与磁感线垂直。已知匀强磁场的磁感应强度B＝1 T，线 圈所围面积S＝0.1 m2，转速12 r/min。若从中性面开始计时， 则线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式应为( )
A.e＝12πsin 120t(V) C.e＝0.04πsin 0.4圈匝数之比为4∶1，原线圈接入
一电压为U＝U0sinωt的交流电源，副线圈接一个R＝27.5 Ω的
负载电阻．若U0＝220 2 V，ω＝100π rad/s，则下述结论正
高中物理 5-1 交变电流课件 新人教版选修3-2
三、正弦式交变电流的图象 1．正弦交变电流随时间变化情况可以从图象上表示出来， 图象描述的是交变电流随时间变化的规律，它是一条正弦曲 线，如图所示。
2．从图象中可以解读到以下信息： (1)交变电流的最大值 Im、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。 (3)可找出线圈平行磁感线的时刻。 (4)判断线圈中磁通量的变化情况。 (5)分析判断 i、e 随时间的变化规律。
经过0.02s，则T＝0.02s，则在1s内交变电流的方向改变
1 0.02
×2＝100次，故D正确。
答案：D
一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转 动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图甲所示。则下 列说法正确的是( )
A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直 B．t＝0.01s时刻，Φ的变化率最大 C．t＝0.02s时刻，交流电动势达到最大 D．该线圈相应产生的交流电动势的图象如图乙所示
特别提醒： 解决图象问题的基本方法： 一看：看“轴”、看“线”、看“斜率”、看“点”。 二变：掌握“图与图”、“图与式”和“图与物”之间的 变通能力。 三判断：结合图象和公式进行正确分析和判断。
对于如图所示的电流i随时间t做周期性变化的图象，下列 说法中正确的是( )
A．电流大小变化，方向不变，是直流电 B．电流大小、方向都变化，是交流电 C．电流的周期是0.02s，最大值是0.2A D．电流做周期性变化，是交流电
新疆达坂城风力发电站
三峡水电站
广东阳江核电站
●知识导航 本章研究的交变电流知识，有着广泛的应用，与生产和生 活实际有着密切的联系。 交变电流的变化规律和描述交变电流特征的物理量是交 变电流的基本知识，是这一部分的核心内容。交变电流的产生 是根据电磁感应知识引伸而来，起了承前启后的作用。变压器 是对交变电流知识的扩展和应用，又为后续将要学习的电磁振 荡和电磁波等知识奠定了重要的基础。
高中物理第五章1交变电流课件选修32高中选修32物理课件
第五章
交变(jiāo biàn)电流
12/10/2021
第一页，共二十三页。
-1-
1
交变(jiāo biàn)电流
12/10/2021
第二页，共二十三页。
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目标导航
Z 知识梳理 Z重难聚焦
HISHISHULI
HONGNANJUJIAO
D典例透析
IANLITOUXI
1.交变电流的概念
知道什么是交变电流,知道它与直流的区别是什么。
Δ
即
=0 ,线圈处于中性面位置
,此时穿过线圈的磁通量最大。
Δ
答案(dá àn):BC
题后反思熟练掌握正弦式交变电流产生过程中,线圈处于中性面和垂直
于中性面时相关量的特点是解决这类问题的关键。
触类旁通(多选)若将例题1中的图像改为Φ-t图像,如图所示,则应选择
(
)
答案
:AD
12/10/2021
第十八页，共二十三页。
当线圈平面通过中性面时开始计时,试求:
(1)线圈中感应电动势的瞬时值表达式。
4
(2)由 t=0 至 t= 过程中的平均电动势值。
12/10/2021
第十九页，共二十三页。
目标导航
类型
(lèixín
g)一
Z 知识梳理 Z重难聚焦
HISHISHULI
HONGNANJUJIAO
D典例透析
IANLITOUXI
12/10/2021
第十四页，共二十三页。
=
目标导航
1
2
3
Z 知识梳理 Z重难聚焦
HISHISHULI
HONGNANJUJIAO
D典例透析
IANLITOUXI
交变(jiāo biàn)电流
12/10/2021
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交变(jiāo biàn)电流
12/10/2021
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Z 知识梳理 Z重难聚焦
HISHISHULI
HONGNANJUJIAO
D典例透析
IANLITOUXI
1.交变电流的概念
知道什么是交变电流,知道它与直流的区别是什么。
Δ
即
=0 ,线圈处于中性面位置
,此时穿过线圈的磁通量最大。
Δ
答案(dá àn):BC
题后反思熟练掌握正弦式交变电流产生过程中,线圈处于中性面和垂直
于中性面时相关量的特点是解决这类问题的关键。
触类旁通(多选)若将例题1中的图像改为Φ-t图像,如图所示,则应选择
(
)
答案
:AD
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第十八页，共二十三页。
当线圈平面通过中性面时开始计时,试求:
(1)线圈中感应电动势的瞬时值表达式。
4
(2)由 t=0 至 t= 过程中的平均电动势值。
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类型
(lèixín
g)一
Z 知识梳理 Z重难聚焦
HISHISHULI
HONGNANJUJIAO
D典例透析
IANLITOUXI
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第十四页，共二十三页。
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Z 知识梳理 Z重难聚焦
HISHISHULI
HONGNANJUJIAO
D典例透析
IANLITOUXI
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。
人教版选修3-2 5.1交变电流(共19张PPT)
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：
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5.1 交变电流
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1.线圈经过中性面时，磁通量最大，感应电动势为零， 感应电流为零。
2.线圈每经过中性面一次，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。
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理解
公式：e Em sin t
1、矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动时，所 产生的交变电流按照正弦函数的规律变化——正弦式交流电
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
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
(1)线圈中感应电势的瞬时值表达式；
答案 e＝50sin 10πt (V)
解析 线圈转速n＝300 r/min＝5 r/s，
角速度ω＝2πn＝10π rad/s，
线圈产生的感应电动势最大值Em＝NBSω＝50 V，
图6
由此得到的感应电动势瞬时值表达式为
e＝Emsin ωt＝50sin 10πt (V).
解析 根据电动势的瞬时值表达式可知，电动势的峰值Em＝400 V， 线圈匀速转动的角速度ω＝314 rad/s＝100π rad/s 由闭合电路欧姆定律得 Im＝ERm＝0.2 A， 所以电流瞬时值表达式为i＝0.2sin 314t(A).
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课时对点练
一、选择题 考点一 交变电流的产生 1.(2017·温州中学高二上学期期中)在下列几种电流的波形图中，不能表示交变 电流的是
例4 (多选)矩形线框在匀强磁场内绕垂直磁场方向的轴匀速转动的过程中， 线框输出的交流电压随时间变化的图象如图10所示，下列说法正确的是
图10 A.第1 s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量变化率最大
√B.第1 s末线框平面平行于磁场，通过线框的磁通量变化率最大
C.第2 s末线框平面平行于磁场，通过线框的磁通量最小
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√
图12
解析 由于线圈在磁场中切割磁感线，切割速度方向总是与磁场方向垂直， 磁感应强度B、导线有效长度L和导线切割速率v等都不变化，由E＝BLv可 知产生的感应电动势大小不变，感应电流大小不变.根据右手定则，电流方 向做周期性变化，C正确.
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4.(交变电流的变化规律)一台发电机产生正弦式电流，如果e＝400sin 314t(V)， 那么电动势的峰值是多少？线圈匀速转动的角速度是多少？如果这个发电机 的外电路只有电阻元件，内、外电路的总电阻为2 kΩ，写出电流瞬时值的表 达式. 答案 400 V 100π rad/s i＝0.2sin 314t(A)
高中物理 第五章 第1节 交变电流课件 新人教版选修3-2
k·T/2(k＝0,1,2，…) k·T/4(k＝1,3,5，…)
线圈平面与磁场垂直 线圈平面与磁场平行
最大
零
零
最大
零
最大
改变
不变
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[典例 3] 一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的交变电动势 的图象如图所示，则( )
A．交流电的频率是 4π Hz B．当 t＝0 时，线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大 C．当 t＝π s 时，e 有最大值 D．t＝32π s 时，e＝－10 V 最小，磁通量变化率最小
[答案]
(1)2NBl2ω
4N2B2l3ω (2) r＋R
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[点评] 对于“发电机”模型问题，要明确导体(或线圈)在磁场中受外力作用 运动切割磁感线产生感应电流，感应电流在磁场中受安培力，阻碍导体切 割磁感线，外力需克服安培力做功，是其他形式的能转化为电能，且能量 转化满足能量守恒定律。
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2．交变电流的产生原理和变化规律 (1)产生原理 ①条件：在匀强磁场中，矩形线圈绕垂直于磁场方向 的轴匀速转动； ②特殊位置特点 a．中性面：线圈平面与磁感线 垂直 ，线圈经过中性面时，感应电 动势、感应电流 为零 ，磁通量最大； b．与中性面垂直时：线圈的感应电动势、感应电流 最大 ，磁通量 为零； ③电流方向变化：线圈每经过中性面一次，感应电流的方向就改变 一次；线圈每转动一周，经过中性面 2 次，感应电流的方向改变 2 次。
[答案] B
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3．[多选]如图甲所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的 转轴 OO′以恒定的角速度 ω 转动。若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图乙所示的余弦规律变化，则在 t＝2πω 时刻( )
物理选修3-2人教版 5.1交变电流 (共27张PPT)
五、其他交变电流波形图
家庭电路 中的正弦
式电流
示波器中的 锯齿波扫描
电压
电子计算 机中的矩
形脉冲
激光通信用 的尖脉冲
正弦式交变电流规律
1. 交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。
2. 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。
A(B)
如 D(C) 图
乙
2、特点小结
（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）线圈垂直中性面时，穿过线圈的磁通量为零，但 磁通量的变化率最大，线圈中的电动势为最大。 （3）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。
u＝Umsin ωt＝ REm sin ωt R＋r
i＝Imsin ωt＝ Em sin ωt R＋r
图象
1.如图甲所示，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＝45°时(如图乙)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 ( D )
三、交变电流的一般变化规律
如图所示，一线圈从中性面开始绕逆时针转动，角 速度为 ω。AB、CD 宽 L1，AD、BC 长 L2，经过时间 t， 处于图示位置，此时线圈中的感应电动势多大？
B A
C D
三、交变电流的一般变化规律
B
A C
D
t=0
v‖ A(B) θ v v⊥
中性面 B
D(C)
AB
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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?
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。
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。
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?
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。
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。
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( )。
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。
(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。
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
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。
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
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、电流的瞬时值表达式,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:
【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?
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?
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。
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。
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?
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。
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。
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( )。
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。
(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。
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
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。
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
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、电流的瞬时值表达式,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:
【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?