高中物理第二章交变电流第一节认识交变电流粤教版选修3
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第二章 交变电流
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．
重点百度文库难点
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.
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．
答案：AC
1．如图所示，矩形闭合线圈 ABCD 在匀强磁场中绕 垂直于磁场方向的转轴 OO′以恒定的角速度转动，当线 圈平面转到与磁场方向垂直的位置时( )
2．(多选)矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向 的轴匀速转动( )
A．在中性面时，通过线圈的磁通量最大 B．在中性面时，感应电动势为零 C．穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势也为零 D．线圈每通过一次中性面，电流方向改变一次
解析：中性面是线圈在磁场中运动但不产生感应电动 势的位置，此时线圈的每一条边都不切割磁感线，必定是 线圈平面与磁感线垂直，穿过线圈的磁通量最大．
A．穿过线圈的磁通量最小 B．线圈中的感应电流为零 C．线圈中的感应电动势最大 D．AB 边所受的安培力最大 解析：线圈平面转到与磁场方向垂直的位置叫中性
面，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：
也就是感应电动势最小，感应电流最小，且为 0，所 以 AB 边所受的安培力最小．因此选 B.
解析：交流电是指电流的方向发生变化的电流，电流 的大小是否变化对其没有影响，电流的方向变化的是 A、 B、C，是交流电，D 是直流电，故选 D.
答案：D
知识点二 交变电流的产生
提炼知识 1．交变电流的产生． 交变电流是由交流发电机产生的，交流发电机的最 基本结构是线圈和磁极．线圈可绕中心轴转动，如图所 示．
2．交流发电机原理． 矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转 动，产生交变电流．交变电流的大小和方向分别由法拉 第电磁感应定律和楞次定律来确定． 3．中性面． (1)定义：线圈平面垂直于磁感线的位置叫作中性面． (2)中性面的性质特点．
①线圈平面经过中性面时，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，感应电 流为零．
[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，
知识点一 交变电流
提炼知识 1．交流与直流． (1)交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的 电流，叫作交变电流，简称交流． (2)恒定电流：强弱和方向都不随时间变化的电流， 叫作恒定电流，简称直流．
特别说明：大小不变、方向改变或大小和方向都改变 的电流都属于交变电流；而大小改变、方向不变的电流不 属于交变电流；交变电流的典型特征是电流方向发生变 化．
答案：ABD
拓展一 交变电流的产生过程
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？
提示：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 电，是交变电流．
2．交变电流的图象． 波形图：电流或电压随时间变化的图象叫作波形 图．通常用示波器来观察波形图．
判断正误
(1) 大 小 随 时 间 做 周 期 性 变 化 的 电 流 一 定 是 交 变 电 流．(×)
(2)只有按正弦规律变化的电流才是交变电流．(×)
小试身手 1．如图所示，图象中不属于交流电的有( )
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
B．当线圈转到图乙的位置时，线圈中的电流方向为 a→b→c→d
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：甲、丙图中，ab 和 cd 边运动方向与磁感线方 向平行，不切割磁感线，所以没有电流产生，故 A、C 错 误；当线圈转到图乙的位置再运动时，通过线圈的磁通量 变大，根据电磁感应定律，可知产生的感应磁场的方向与 原磁场方向相反，再根据右手定则可以判断电流方向为： a→b→c→d，故 B 正确；
交变电流的产生过程分析． 如图所示，线圈沿逆时针方向转动．
图中(a)、(c)、(e)所示的位置，线圈平面垂直于磁感 线，各边都不切割磁感线，线圈中不产生感应电动势， 也没有感应电流，这样的位置叫中性面．
图中(b)、(d)所示的位置，线圈平面与磁场方向平行， ab、cd 两边垂直切割磁感线，此时线圈中的感应电动势 和感应电流达到最大值．其中图(b)的电流沿 abcd 流动， 图(d)的电流沿 dcba 流动．
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．
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．(√)
小试身手
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．
重点百度文库难点
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.
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．
答案：AC
1．如图所示，矩形闭合线圈 ABCD 在匀强磁场中绕 垂直于磁场方向的转轴 OO′以恒定的角速度转动，当线 圈平面转到与磁场方向垂直的位置时( )
2．(多选)矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向 的轴匀速转动( )
A．在中性面时，通过线圈的磁通量最大 B．在中性面时，感应电动势为零 C．穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势也为零 D．线圈每通过一次中性面，电流方向改变一次
解析：中性面是线圈在磁场中运动但不产生感应电动 势的位置，此时线圈的每一条边都不切割磁感线，必定是 线圈平面与磁感线垂直，穿过线圈的磁通量最大．
A．穿过线圈的磁通量最小 B．线圈中的感应电流为零 C．线圈中的感应电动势最大 D．AB 边所受的安培力最大 解析：线圈平面转到与磁场方向垂直的位置叫中性
面，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：
也就是感应电动势最小，感应电流最小，且为 0，所 以 AB 边所受的安培力最小．因此选 B.
解析：交流电是指电流的方向发生变化的电流，电流 的大小是否变化对其没有影响，电流的方向变化的是 A、 B、C，是交流电，D 是直流电，故选 D.
答案：D
知识点二 交变电流的产生
提炼知识 1．交变电流的产生． 交变电流是由交流发电机产生的，交流发电机的最 基本结构是线圈和磁极．线圈可绕中心轴转动，如图所 示．
2．交流发电机原理． 矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转 动，产生交变电流．交变电流的大小和方向分别由法拉 第电磁感应定律和楞次定律来确定． 3．中性面． (1)定义：线圈平面垂直于磁感线的位置叫作中性面． (2)中性面的性质特点．
①线圈平面经过中性面时，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，感应电 流为零．
[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，
知识点一 交变电流
提炼知识 1．交流与直流． (1)交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的 电流，叫作交变电流，简称交流． (2)恒定电流：强弱和方向都不随时间变化的电流， 叫作恒定电流，简称直流．
特别说明：大小不变、方向改变或大小和方向都改变 的电流都属于交变电流；而大小改变、方向不变的电流不 属于交变电流；交变电流的典型特征是电流方向发生变 化．
答案：ABD
拓展一 交变电流的产生过程
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？
提示：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 电，是交变电流．
2．交变电流的图象． 波形图：电流或电压随时间变化的图象叫作波形 图．通常用示波器来观察波形图．
判断正误
(1) 大 小 随 时 间 做 周 期 性 变 化 的 电 流 一 定 是 交 变 电 流．(×)
(2)只有按正弦规律变化的电流才是交变电流．(×)
小试身手 1．如图所示，图象中不属于交流电的有( )
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
B．当线圈转到图乙的位置时，线圈中的电流方向为 a→b→c→d
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：甲、丙图中，ab 和 cd 边运动方向与磁感线方 向平行，不切割磁感线，所以没有电流产生，故 A、C 错 误；当线圈转到图乙的位置再运动时，通过线圈的磁通量 变大，根据电磁感应定律，可知产生的感应磁场的方向与 原磁场方向相反，再根据右手定则可以判断电流方向为： a→b→c→d，故 B 正确；
交变电流的产生过程分析． 如图所示，线圈沿逆时针方向转动．
图中(a)、(c)、(e)所示的位置，线圈平面垂直于磁感 线，各边都不切割磁感线，线圈中不产生感应电动势， 也没有感应电流，这样的位置叫中性面．
图中(b)、(d)所示的位置，线圈平面与磁场方向平行， ab、cd 两边垂直切割磁感线，此时线圈中的感应电动势 和感应电流达到最大值．其中图(b)的电流沿 abcd 流动， 图(d)的电流沿 dcba 流动．
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．
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．(√)
小试身手