人教版高二物理选修3-2交变电流

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人教版高中物理选修3-2第五章《交变电流》第一节:交变电流(共17张)

人教版高中物理选修3-2第五章《交变电流》第一节:交变电流(共17张)
电流 iIms int通过R时:
uiR , U mImR.
(3)电路上的电压按正弦规律变化 uUms int
2.峰值表达式
Em=NBSω=NΦmω
Im=RE+mr
Um=ImR
☆成立条件:
转轴垂直匀强磁场,经中性面时开始计时 .
特别提醒: (1) 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=Emsinωt. ② 若线圈从位于与中性面垂直的位置开始计时,e= Emcosωt. (2) 峰值与开始计时的位置及线圈转动的时间无关, 与线圈形状无关,与转轴的位置无关.
B∥S
Φ=0
t 最大
E最大 I最大
A(B)
D(C)
感应电流方向B到A
线圈与磁场平行时, Φ最小, 但线圈 中的电动势最大 (V⊥B)
.
D(C) B
A(B)
B⊥S Φ最大 V // B E=0 I=0
中性面
B∥S Φ=0
D(C )
A(B )
V⊥B
E、I最大
B
感应电流方向C到D
.
中性面 线圈平面与磁感线垂直的位置
.
【答案】 D
.
【精讲精析】 因电动势按余弦规律变化 ,故初始时刻线圈处于垂直中性面的位置 ,至t1时刻恰好到达中性面,磁通量最大 ,A错;t2时刻又垂直中性面,磁通量为 零,但其变化率最大,B错;t3时刻又到达 中性面,磁通量最大,但其变化率为零, C错;e变换方向时正是其大小为零时,也 恰好是磁通量最大时. 【答案】 D
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,各边不切割磁感线

人教高中物理选修3-2-5.1交变电流课件(人教版)

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 )

人教版高中物理选修3-2 复习素材:第五章 交变电流知识点总结

人教版高中物理选修3-2 复习素材:第五章 交变电流知识点总结

选修3-2知识点第五章 交变电流5.1交变电流一、交变电流1、交变电流:大小和方向都随时间做周期性变化2、直流电流:①大小变化,方向不变化的叫直流 ②大小和方向都不随时间变化的叫恒定电流 二、交变电流的产生中性面:线圈平面与磁感线垂直的位置(甲)。

①此位置AB 、CD 边的速度方向与磁感线平行,各边都不切割磁感线,故呈电中性所以叫中性面。

②线圈经过中性面时,Φ最大(B ⊥S ),但线圈中E=0,电流I=0。

因为线圏平面转到中性面瞬间,穿过线圈的磁通量虽然最大,但是,曲线的斜率为0,即,磁通量的变化率 t ∆∆Φ=0,感应电动势为0;t E ∆∆Φ=垂直中性面(乙图):①此位置AB 、CD 边的速度方向与磁感线垂直,即两边都切割磁感线。

②此时Φ最小(B//S),但线圈中的电动势E 达到最大。

I 也最大。

感应电流方向B 到A 。

因为线圈平面转到跟中性面垂直时,穿过线圈的磁通量重为0,但是曲线的斜率最大,即磁通量的变化率t ∆∆Φ最大,感应电动势最大。

推论: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。

三、交变电流的变化规律1、感应电动势的峰值和瞬时值为:e=E m sinωt (从中性面开始计时) ①e 叫做感应电动势的瞬时值。

②W 是发电机线圈转动的角速度。

③E m 表示感应电动势可能达到的最大值, 叫做电动势的峰值,大小为NBSwE m =。

2、感应电流和电压的峰值和瞬时值 感应电流的瞬时值为i=I m sinωt 。

感应电流的峰值为:rR E I m m +=电压的瞬时值为u=U m sinωt电压的峰值U m =I m R 3、交变电流的图像 4、交变电流的种类(1)正弦交流电,(2)示波器中的锯齿波扫描电压 (3)电子计算机中的矩形脉冲,(4)激光通信中的尖脉冲 5、交流发电机(1)发电机的基本组成:①用来产生感应电动势的线圈(叫电枢) ②用来产生磁场的磁极 (2)发电机的基本种类:①旋转电枢式发电机(电枢动磁极不动) ②旋转磁极式发电机(磁极动电枢不动无论哪种发电机,转动的部分叫转子,不动的部分叫定子。

高二下学期物理人教版选修3-2讲义:5.1交变电流

高二下学期物理人教版选修3-2讲义:5.1交变电流

第五章交变电流第1节交变电流典型考点一交变电流的特点1.下列四个电流的图象中,不属于交变电流的是()典型考点二交变电流的产生2.(多选)图中闭合金属线圈都在匀强磁场中绕虚线所示的固定轴匀速转动,能产生正弦式交变电流的是()3.交流发电机发电的示意图如图所示,线圈的AB边连在金属滑环K上,CD 边连在金属滑环L上,线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路相连。

线圈转动过程中,下列说法中正确的是()A.转到图甲位置时,通过线圈的磁通量变化率最大B.转到图乙位置时,线圈中产生的感应电动势为零C.转到图丙位置时,线圈中产生的感应电流最大D.转到图丁位置时,AB边感应电流方向为A→B典型考点三交变电流的表达式4.(多选)线圈在磁场中匀速转动产生的交流电动势为e=10sin20πt(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度最大D.t=0.4 s时,e达到峰值10 V5. 如图所示为交流发电机的示意图,从线圈通过如图所示的位置开始计时。

如果发电机产生的交变电流的频率为50 Hz,电动势的最大值为400 V,则发电机产生的电动势瞬时值表达式为()A.e=400sin50t(V)B.e=400cos50t(V)C.e=400sin100πt(V)D.e=400cos100πt(V)典型考点四交变电流的图象6. 有一不动的矩形线圈abcd,处于范围足够大的可转动的匀强磁场中。

如图所示,该匀强磁场是由一对磁极N、S产生,磁极以OO′为轴匀速转动。

在t=0时刻,磁场的方向与线圈平行,磁极N离开纸面向外转动。

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()1.某交流发电机正常工作时产生的感应电动势为e=E m sinωt,若线圈匝数减为原来的一半,而转速增为原来的2倍,其他条件不变,则产生的电动势的表达式是()A.e=E m sinωtB.e=2E m sinωtC.e=2E m sin2ωtD.e=E m sin2ωt2.有一个小型发电机,机内的矩形线圈匝数为50匝,电阻为5 Ω,线圈在匀强磁场中,以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴转动。

人教版高中物理选修3-2课件第5章交变电流2

人教版高中物理选修3-2课件第5章交变电流2
②计算时的“相同时间”至少要取一个周期的时间.
物理 选修3-2
第五章 交变电流
学 基础导学
讲 要点例析
练 随堂演练
智能综合训练
1-1 如图所示的区域内有垂直于纸面的匀
强磁场,磁感应强度为 B.电阻为 R、半径为 L、圆心角为 45°
的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的 O 轴以角速度 ω 匀速转动
(O 轴位于磁场边界)。则线框内产生的感应电流的有效值为
练 随堂演练
智能综合训练
(3)在线圈由中性面转过 30°的过程中,线圈中的平均感应
电动势
E =NΔΔΦt ,平均感应电流 I =NRΔΔΦt.
故通过导线横截面的电荷量
q

I
Δt

N
ΔΦ R

NBl21-cos R
30°=0.027
℃.
答案: (1)1.97×104 W (2)314 V 31.4 A (3)0.027 ℃
物理 选修3-2
第五章 交变电流
学 基础导学
讲 要点例析
练 随堂演练
智能综合训练
(2)当线圈转至线圈平面与中性面的夹角为 30°时,其电动 势的瞬时值
e=Emsin 30°=314 V 感应电流的瞬时值 i=Re =31104 A=31.4 A.
物理 选修3-2
第五章 交变电流
学 基础导学
讲 要点例析
(1)外力驱动线圈转动的功率. (2)当线圈转至线圈平面与中性面的夹角为 30°时,线圈产 生的感应电动势及感应电流的大小. (3)线圈由中性面转至与中性面成 30°角的过程中,通过导 线横截面的电荷量.
物理 选修3-2
第五章 交变电流
学 基础导学

人教课标版高中物理选修3-2:《交变电流》课件-新版

人教课标版高中物理选修3-2:《交变电流》课件-新版
第五章 交变电流
1 交变电流
一、交变电流
1、交变电流(AC) 方向一定改变
大小和方向随时间做周期性变化的电流叫做交变电流, 简称交流(alternating current,AC)
2、直流(DC) 方向不变
方向不随时间变化的电流称为直流(direct current,DC)
3、恒定电流
大小与方向都不随时间变化的电流称为恒定电流
e Em sin t
上式Em=NBSω,表示电动势可能达到的最大值,称为电动势的峰值。
纯电阻用电器两段电压: 流过的电流:
u Um sin t
i Im sin t
e
Em
0
0(甲)
-Em
u
Um
0
0(甲)
-Um
i
Im
0
0(甲)
-Im
1T/4(甲)
1T/2(甲)
1T/4(甲)
1T/2(甲)
线圈与磁场方向垂直时所处的平面 称作中性面; 线圈每次经过中性面电流方向发生 改变。
线圈与磁场平行时,磁 通 量 最 小 , AB 、 CD 导 线垂直切割磁力线,磁 通量变化率最大,线圈 中的感应电动势最大。
三、交变电流的变化规律
如图所示,在磁感应强度为B的匀强磁 场中,矩形线圈逆时针绕中轴OO′匀速
小结
1.交变电流:大小和方向随时间作周期性变化的电流。
2.交变电流的产生: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: 从中性面计时

新人教版高中物理选修3-2课件 交变电流

新人教版高中物理选修3-2课件 交变电流

2.交变电流的产生 (1)产生条件: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)过程分析(如图所示):
(3)中性面:线圈在磁场中转动的过程中,线圈平面与磁 场 垂直 时所在的平面。
[说明] 中性面、中性面的垂面位置的特性及转动过程中
各量的变化
中性面 中性面的垂面 远离中性面 靠近中性面
(4) ab 边产生的感应电动势: eab=BLab vsin θ=BS2ωsin ωt。 (5)整个线圈产生的感应电动势: e=2e ab=BSωsin ωt,若线圈为 N 匝,e=NBSωsin ωt。 (6)若线圈给外电阻 R 供电,设线圈本身电阻为 r,由闭合 电路欧姆定律得 i=R+e r=RE+mrsin ωt,即 im=Imsin ωt,R 两端的电压可记为 um=Umsin ωt。
②[判一判] 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,可能感应电动势和磁通量同时变大(× ) 2.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=Emcos ωt 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( × ) 4.交变电流的图象均为正弦函数图象或余弦函数图象 (×)
线圈平面与 线圈平面与
位 线圈平面与 线圈平面与磁
磁场间夹角 磁场间夹角
置 磁场垂直 场平行
变小
变大
续表
中性面 远离中性 靠近中性中性面的垂面 面 Nhomakorabea面
磁通量
最大

减小
增大
磁通量变化率 零
最大 增大
减小
感应电动势

最大 增大

人教版高二物理选修3-2课件:5.1 交变电流 (共34张PPT)

人教版高二物理选修3-2课件:5.1 交变电流 (共34张PPT)

说 教 材
通过本章的学习 使学生更好的把 物理知识与现实 生活有机的结合 在一起。
感应定律的具体 应用
基础
教材 分析
说 模 式 说 学 情
说教学设 计
说 板 书
说 评 价
七说
说 教 材
交变 电流
说 开 发
电磁感应
说 学
选修3-2 第四章第四节 《电磁感应定律 》 选修3-1第二章 《恒定电流》

交 流 电 的 产 生
设计意图:
交变电流的产生是这节课的重点之一,我 采用从感性到理性,由定性到定量,逐步 深入的方法,用问题链的方式引导学生分 析线圈转动一周的过程中感应电动势大小 方向变化,以降低难度,突破重点。
教师提出概念
分组讨论
汇总
各组总结交 流 电 的Fra bibliotek产 生概 念
与磁场方向垂直的 平面叫中性面
设计意图: 使学生通过想象更 清楚的认识线框转 动过程
结合之前学习内容 画出线框示意图
设置问题 总结规律 难点
1.线圈转动的线速度为 。 2.时间t内转过的角度为 ,此时ab边线速度 v与磁感线的夹角等于 ? 3.这时ab边中的感应电动势?cd边切割磁感线 的感应电动势?
设计意图: 用设置问题的 方式引导学生 逐步的进行推 导,有利于学 生记忆知识, 同时体验探索 成功的成就感
人教版高中物理3-2 第五章 交变电流
5.1 交变电流
说教学设 计
说 模 式
说 板 书
说 评 价
说 学 情
七说
说 教 材
交变 电流
说 开 发
电磁感应
说教学设 计
说 模 式
说 板 书
说 评 价

高中物理选修3-2-交变电流

高中物理选修3-2-交变电流

交变电流知识元交变电流知识讲解交变电流1.交变电流定义:电流方向随时间做周期性变化的电流称为交变电流,简称交流(AC).与直流电相比,交流电有许多优点,如:可以利用变压器升高或降低电压,利于长途传输;可以驱动结构简单,运行可靠的感应电动机.2.直流:方向不随时间而变化的电流。

交变电流的产生图1是交流发电机的简图,根据图1可知(1)甲、丙位置时线圈中没有电流,乙、丁位置时线圈中电流最大。

(2)甲→乙→丙电流方向为DCBA,丙→丁→甲电流方向为ABCD,在甲、丙位置电流改变方向。

(3)结论:线圈每转一周,电流方向改变两次,电流方向改变的时刻也就是线圈中无电流的时刻(或者说磁通量最大的时刻),如图中甲、丙位置,我们把线圈平面垂直于磁感线时的位置叫作中性面。

正弦式电流表达式的推导设线圈从中性面以角速度ω开始转动,经时间t,线圈转过θ=ωt,此时V与B夹角也为θ,令ab=dc=L,ad=bc=L′,则线圈面积S=LL′。

此时,ab与dc边产生的电动势大小均为BLV sinωt,整个线圈中产生的瞬时电动势大小为:e=2BLV sinωt,又,故有令E m=BωS有:e=E m sinωt(E m为最大值)若电路总电阻为R,则瞬时电流为:交变电流图象1.正弦交流电图象2.其他交流电图象例题精讲交变电流例1.一交流电流的图象如图所示,由图可知()A.用电流表测该电流,其示数为10 AB.该交流电流的频率为0.01HzC.该交流电流通过10Ω电阻时,电阻消耗的电功率为1000WD.该交流电流即时值表达式为i=10sin628tA例2.如图甲所示,将阻值为R=5Ω的电阻接到内阻不计的正弦交变电源上,电流随时间变化的规律如图乙所示,电流表串联在电路中测量电流的大小.对此,下列说法正确的是()A.电阻R两端电压变化规律的函数表达式为u=2.5sin(200πt)VB.电阻R消耗的电功率为1.25WC.如图丙所示,若此交变电流由一矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生,当线圈的转速提升一倍时,电流表的示数为1AD.这一交变电流与图丁所示电流比较,其有效值之比为例3.一个闭合矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动,产生的感应电流如图所示.由该图可得出的正确判断是()A.0.01s时,线圈平面处于中性面位置B.0.02s时,线圈平面与磁感线平行C.该交变电流的频率为50HzD.1s内电流的方向变化50次例4.某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动,产生交变电流的图象如图所示,由图中信息可以判断()A.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最大C.从A~D时刻线圈转过的角度为2πD.若从O~D时刻历时0.02s,则在1s内交变电流的方向改变100次例5.如图1所示,在匀强磁场中,有一匝数为10匝的矩形金属线圈两次分别以不同的转速绕与磁感线垂直的轴匀速转动,产生的交变电动势图象如图2中曲线a、b所示,则下列说法中不正确的是()A.曲线a、b对应的线圈转速之比为2:3B.曲线a、b对应的t=6×10-2s时刻线圈平面均与中性面重合C.曲线b对应的t=0时刻穿过线圈磁通量为WbD.曲线b对应的交变电动势有效值为10V例6.图甲是小型交流发电机的示意图,两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场,A为交流电流表.线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动,从图示位置开始计时,产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示,以下判断正确的是()A.电流表的示数为10 AB.线圈转动的角速度为100πrad/sC.0.01s时线圈平面与磁场方向平行D.0.02s时电阻R中电流的方向自右向左例7.闭合线圈在匀强磁场中匀速转动,转速为240r/min,若线圈平面转至与磁场方向平行时的电动势2V,则从中性面开始计时,所产生的交流电动势的表达式为e=___________V,电动势的峰值为___V,从中性面起经s,交流电动势的大小为___V。

人教版高二物理选修3-2 5.1交变电流 课件(共25张PPT)

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
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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

人教版高中物理选修3-2交变电流的产生和变化规律(共17张PPT)

人教版高中物理选修3-2交变电流的产生和变化规律(共17张PPT)
人教版高中物理选修3-2 5.1交变电流的产生和变化规律(共17张PPT)
人教版高中物理选修3-2 5.1交变电流的产生和变化规律(共17张PPT)
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中性面: B⊥S, Φ最大, E=0 , I=0 电流方向发生改变, 线圈转一圈电流方向改变两次
(3)电路上的电压
u U m sin t
电流 i I m sin t
通过R时:
u iR,U m Im R.
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人教版高中物理选修3-2 5.1交变电流的产生和变化规律(共17张PPT)
四、正弦交变电流的图象
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人教版高中物理选修3-2 5.1交变电流的产生和变化规律(共17张PPT)
(丙)
没有边切割磁感应线
特点: 中性面(B⊥S), Φ最大, E=0 , I=0
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人教版高中物理选修3-2 5.1交变电流的产生和变化规律(共17张PPT)
人教版高中物理选修3-2 5.1交变电流的产生和变化规律(共17张PPT)
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人教版新课程高中物理选修3-2《交变电流》(全章)精品课件

人教版新课程高中物理选修3-2《交变电流》(全章)精品课件

感应电动 势最大
感应电动 势为零
例与练

4、一台交流发电机产生正弦式交变电流,如果 发电机线圈在转动过程中产生的感应电动势最大 值为400V,线圈转动的角速度为314rad/s,从 图示位置开始计时,写出电动势的瞬时值表达式。 如果这个发电机线圈电阻为20Ω,与发电机连接 的外电路只有一个阻值为180Ω的电阻,写出电 路中电流的瞬时值表达式。

线圈与中性 面垂直
例与练

2、如图所示,从开始计时后,线圈第一次转到 0.04s 中性面的时刻为______末,此时穿过线圈的磁通 最大 量______(填“最大”或“零”),线圈中感应 零 的电动势______(填“最大”或“零”),在 0.02s末时刻,线圈在磁场中的位置是 与中性面垂直 _____________。
开始计时
i I m sin(t )
最大值 线圈在磁场中转 动的角速度
例与练 1、如图所示,一线圈在匀强磁场中匀速转动,经 过图示位置时( ) A、穿过线圈的磁通量最大,线圈中感应电流最大 B、穿过线圈的磁通量最大,线圈中感应电流最小 C、穿过线圈的磁通量最小,线圈中感应电流最大 D、穿过线圈的磁通量最小,线圈中感应电流最小

U
Um 2
220V
U I 0.5 A R
交流电压表和 电流表的读数 为有效值。
例与练 10、如图所示,线圈的电阻共1.25Ω,在匀强磁 场中绕00′轴以某一角速度匀速转动时,恰好使 标有“1.5V 3.0W”的小灯泡L正常发光,求: (1)线圈中感应电流的最大值。 (2)线圈产生的感应电动势的最大值。

5、闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴 匀速转动,线圈中产生的交变电动势的瞬时值表 达式为e=311sin(314t)V。则此交流电的峰值 为 311V ,有效值为 220V ,周期 为 0.02s ,频率为 50Hz 。

物理选修3-2人教版5.1交变电流

物理选修3-2人教版5.1交变电流
5.1 交 变 电 流
直流电(DC) 电流方向不随时间而改变
一、交变电流
交变电流(AC)
• 交变电流(交流):大小和方向都随 时间做周期性变化的电流.
交流发电机模型的原理简图
二、交变电流的产生
矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁 场的轴匀速转动
为了能更方便地说明问题,我们将立体图转 化为平面图来分析.
为 i= (Em/R)·sinωt. e
Em t
0
-Em
1. 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动。设线圈ab 边长为20cm,ad边长为10cm,磁感应强度 B=0.01T,线圈的转速n=50r/s,求:电动势 的最大值及对应的线圈位置。
0.0628V 线圈平面与磁场方向平行。
2. 如图所示:匝数为N、面积 为S的矩形线圈在匀强磁场B中 匀速转动,角速度为ω,求线 ω 圈从图示位置转过180度时间 内的平均感应电动势。
直于磁场的对称轴以角速度匀速转动,如图所
示,ab和cd边垂直于纸面,转轴为O.
回答问题:
1、线圈转动一周,电流方向改 变多少次?
2、线圈转到什么位置时磁通量 最大?这时感应电动势是最大 还是最小?
3、线圈转到什么位置时磁通量 最小?这时感应电动势是最大 还是最小?
4、试推导感应电动势大小的变化规律公式。
1、交变电流: 大小 和 方向 都随时间 做 周期性变化 的电流叫做交变电流.
电压和电流随时间按 正弦规律 变化的
交流电叫正弦交流电.
2、交流电的产生:矩形线圈在匀强磁场中绕 垂直于磁场方向的中心轴匀速旋转时,线圈
中就会产生 感应电流 .
3、当线圈平面垂直于磁感线时,线圈各边都 不切割磁感线,线圈中没有感应电流,这样
1.中性面:线圈平面与磁感线垂直的 位置叫做中性面.
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u=Umsinωt(从中性面开始计时) u=Umcosωt(从从B∥S开始计时)
注意:
1.建立交流电的瞬时方程必须首先确定Em、ω, 同时注意起始位置(是从中性面开始是正弦曲 线,e=Emsinωt;从垂直中性面开始是余弦曲线, e=Emcosωt).
2.由Em=N·2BL1v=NBL1L2ω=NBSω=NΦmω可 知,峰值Em与线圈的面积有关。而与垂直于磁 场方向的转动轴的位置无关,与线圈的形状也 无关。
1.在如图所示的几种电流随时间变化的图线中,属于 交变电流的是 A B D ,属于正弦交变电流的 是 A。
i
t
A
B
C
D
2 一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内 的固定轴转动,线圈中的感应电动势随时间的变化 规律如图所示,下面说法中正确的是:
Em =NBSω(多砸)
设线圈平面从中性面开 始转动,角速度是ω.经 过时间t,线圈转过的角 度是ωt,cd边的线速度v 的方向跟磁感线方向间的 夹角也等于ωt.ab、cd 宽L1,ad、bc长L2 ,磁 感应强度是B.
cd边中的感应电动势就是
e cd

BL1V⊥
BL1
L2sin 2
t

1 2
一、交变电流
穿过闭合电路的磁通量发生变化时,产 生感应电流,而磁通量变化的方式不同,产 生的感应电流也不同,感应电流可以是恒定 的,可以是变化的,可以是周期性变化的, 本节我们将研究一种十分重要的周期性变化 的电流——正弦式交变电流.
直流电:电流方向不随时间而改变
若电流大小、方向都不变则是以前所说过的 恒定电流(也属直流电)
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三、交变电流的变化规律
以线圈经过中性面开始计时,在时刻t线圈中 的感应电动势(ab和cd边切割磁感线 )
e 2BLv sin t
v 1
2
所以 e BL2 sin t
令 Em BL2 =B ωS 则有 e Em sin t
e为电动势在时刻t的瞬时值, Em为电动势的最大值即峰值.
交流发电机简介
• (1)发电机的基本组成: • ①用来产生感应电动势的线圈(叫电枢) • ②用来产生磁场的磁极 • (2)发电机的基本种类 • ①旋转电枢式发电机(电枢动磁极不动) • ②旋转磁极式发电机(磁极动电枢不动)
无论哪种发电机,转动的部分叫转子,不动的部分叫定子
总结: 1.交变电流:大小和方向都随时间作周期性变化的电流。
2.交变电流的变化规律: 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-按正弦规律变化:
e=Emsinωt i=Imsinωt u=Umsinωt
Em=NBSω叫电动势的最大值 Im=Em/R叫电流的最大值 Um=ImR叫电压的最大值
(1)(甲)(丙)中性面(线圈与磁感线垂直的平面
a. 磁通量Φ最大 b. E=0,磁通量的变化率ΔΦ/Δt为零 c. 当线圈转至中性面时,电流方向发生改变 d. 线圈转动一周电流方向改变两次 (2)(乙)(丁)最大值面(线圈垂直中性面)
特点:a. 磁通量Φ为0 b. E最大,磁通量的变化率ΔΦ/Δt最大
BL1L2 sin t
ab 边中的感应电动势跟cd边中的大小相同,而且两边又是串联的
所以,这一瞬间整个线圈感应电动势
小结
(1)电动势按正弦规律变化 e Em sin t
• 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 i Im sin t
u (3)电路上的电压按正弦规律变化 Um sin t
若电流大小、方向都不变则是以前所说过的恒 定电流(也属直流电)
二、交变电流的产生
设正方形线圈的边长为L,在匀强磁场B中绕垂直于磁场
的对称轴以角速度匀速转动,如图(P32页5.3-3)所
示,ab和cd边垂直于纸面,转轴为O.
1、线圈转动一周,电流方向改变多少次?
2、线圈转到什么位置时磁通量最大?这时 感应电动势是最大还是最小?
3.转速对交变电流的影响:由e=NBSωsinωt可 知,当转速增大时,角速度也增大,使得感应 电动势随之增大,同时交变电流的变化也加快。
交流电的图像
3、交变电流的种类 (1)正弦交流电 (2)示波器中的锯齿波扫描电压 (3)电子计算机中的矩形脉冲 (4)激光通信中的尖脉冲
交流发电机
发电机的基本组成? 发电机的基本种类?
(乙)
B∥S,φ=0, a(b)d(c)垂直切割, E最大,感应电流最大,电流
方向 b—> a
B⊥S,φ最大,各边不切割磁感应线,无感应电流——中性面
(丙) B⊥S,φ最大,各边不切割磁感应线,无感应电流— —中性面
E=0 , I=0,Φ有最大值
B∥S,φ=0,垂直切割,感应电流最大
B∥S,φ=0,垂直切割, E最大,感应电流最大,电流 方向a —>b
3、线圈转到什么位置时磁通量最小?这时 感应电动势是最大还是最小?
为了能更方便地说明问题,我们将立体图转化 为平面图来分析.
B⊥S,φ最大,各边不切割磁感应线,无感应电流—— 中性面
(甲)
B⊥S,φ最大,各边不切割磁感应线,无感应电流— —中性面 E=0 , I=0,Φ有最大值
B∥S,φ=0, a(b)d(c)垂直切割,感应电流最大
一、交变电流的产生
按下图所示进行实验演示
• 实验现象:缓慢转动线圈时,电流计指针在左右 摇动,线圈每转一周,指针左右摆动一次.
一、交变电流
1.交变电流:方向随时间作周期变化的电流,叫 做交变电流,简称交流 .
注:可是大小和方向都周期性变;也可以是大 小不变,方向周期性变。
2.直流电:电流方向不随时间而改变
电流 i Im sin t 通过R时:
u iR,Um ImR.
2、交变电流的变化规律
(1)感应电动势:
e=nBsωsinωt=Emsinωt(从中性面开始计时) e=nBsωcosωt=Emcosωt(从B∥S开始计时) (2)感应电流: i=(nBsω/R)sinωt=Imsinωt(从中性面开始计时) i=(nBsω/R)cosωt=Imcosωt(从从B∥S开始计时) (3)外电路电阻两端的电压:
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