2020_2021学年高中物理第二章交变电流1交变电流课件教科版选修3_2.ppt

线圈在匀强磁场中转动问题的分析方法 (1)分析线圈在不同时刻的位置及穿过它的磁通量、磁通量的变 化率情况，利用右手定则或楞次定律确定感应电流的方向．
(2)搞清两个特殊位置的特点 ①线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ 最大，ΔΔΦt ＝0，e＝0，i ＝0，电流方向将发生改变． ②线圈平面与中性面垂直时，S∥B，Φ＝0，ΔΔΦt 最大，e 最大， i 最大，电流方向不改变．
A．图(1)中，线圈平面与磁感线垂直，磁通量变化率最大 B．从图(2)位置开始计时，线圈中电流 i 随时间 t 变化的关系是 i＝Imsin ωt C．当线圈转到图(3)位置时，感应电流最小，且感应电流方向改 变 D．当线圈转到图(4)位置时，感应电动势最小，ab 边感应电流 方向为 b→a
C [将立体图转化为平面图来分析，如图所示．
[跟进训练] 训练角度 1：交变电流的产生 1．(多选)下列各图中，线圈中能产生交变电流的有( )
A
B
C
D
BCD [B、C、D 中当线圈在磁场中转动时，穿过线圈的磁通量 变化，会产生感应电流，而 A 中线圈转动时，穿过线圈的磁通量始 终为零，无感应电流产生，故 B、C、D 正确．]
训练角度 2：对中性面特点的理解 2．(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 平行时开始计时，线圈中产生的交变电流按照如图乙所示的余弦规 律变化，则在 t＝2πω时刻 ( )
( ×) (√ ) (√ )
(4)只要闭合线圈在匀强磁场里匀速转动就一定产生正弦交变电
流．
( ×)
(5)正弦交变电流的函数形式与计时起点有关．
(√ )
(6)当线圈中的磁通量为零时，产生的电流也为零． ( × )
2．下列四个图像中不属于交流电的是( )
D [A、B、C 中 e 的方向均做周期性变化，故它们属于交流电， D 中 e 的大小变化而方向不变，属直流电．]
3．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小，磁通量的变化率最大 B．穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最大 C．穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小 D．穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最小
A [由图可知线圈平面与磁感线平行，应处于垂直于中性面的 平面，此时穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最大，所以 A 选项正确．]
2．交变电流 (1)定义： 大小 和 方向 随时间做周期性变化的电流，称为 _交__变__电__流__，简称交流电． (2)正弦交变电流：电流随时间按 正弦函数规律 变化的交变电
流，简称正弦交流电．
二、正弦交流电的产生和表述 1．产生：闭合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，线圈中产生的感应电流就是正弦交流电．
甲
乙
A．线圈中的电流最大
B．穿过线圈的磁通量为零
C．线圈所受的安培力为零
D．线圈中的电流为零
CD [线圈转动的角速度为 ω，则转过一圈用时2ωπ，当 t＝2πω时 说明转过了14圈，此时线圈位于中性面位置，所以穿过线圈的磁通量 最大，B 错误；由于此时感应电动势为零，所以线圈中电流为零，线 圈所受的安培力为零，A 错误，C、D 正确．]
第二章 交变电流
1．交变电流
[学习目标] 1.了解恒定电流和交变电流的概念． 2.知道交变 电流的产生过程和电动势与电流方向的变化规律．(重点) 3.理解正 弦交变电流的变化规律及表达式，知道中性面、瞬时值的概念．(重 点、难点)
自主预习 探新知
一、交变电流
1．恒定电流 _大__小___和 方向 都不随时间变化的电流，称为恒定电流．
合作探究 攻重难
交变电流的产生 1.产生 在匀强磁场中，绕垂直磁场方向的轴匀速转动的线圈中产生的 是交变电流，实验装置如图所示．
2．过程分析(如图所示)
线圈由甲位置转到乙位置过程中，电流方向为 b→a→d→c. 线圈由乙位置转到丙位置过程中，电流方向为 b→a→d→c. 线圈由丙位置转到丁位置过程中，电流方向为 a→b→c→d. 线圈由丁位置转到甲位置过程中，电流方向为 a→b→c→d.
2．描述 函数
瞬时电动势： e＝_E__m_si_n__ω_t__
瞬时电压： u＝_U__m_s_in__ω_t__
图像
瞬时电流： i＝_I_m_s_in__ω_t__ 最大值表达式：Em＝ NBSω . 3．中性面：线圈平面与磁场垂直的位置．
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)交变电流指的是正弦交流电． (2)教室的照明电路中所用的是正弦式交流电． (3)电流方向做周期性变化的电流就是交变电流．
正弦交流电的瞬时值和最大值 1．瞬时值表达式的推导
若线圈平面从中性面开始转动，如图所示，则经时间 t：
2．峰值表达式 (1)Em＝NBSω＝NΦmω. (2)Im＝RE＋mr. (3)Um＝ImR′.
3．正弦交变电流的瞬时值表达式 (1)e＝NBSωsin ωt＝Emsin ωt. (2)i＝R＋e r＝RE＋mrsin ωt＝Imsin ωt. (3)u＝iR＝ImRsin ωt＝Umsin ωt. 上面各式中的 e、i、u 仅限于从中性面开始计时的情况．若从垂 直于中性面(即从线圈平面与磁场平行时)开始计时，则上述表达式应 为 e＝Emcos ωt，i＝Imcos ωt，u＝Umcos ωt.
3.两个特殊位置对比
位置
中性面 中性面的垂面
磁通量
最大
零
磁通量变化率
零
最大
感应电动势
零
最大
线圈边缘切割磁感线的有效速度 零
最大
Baidu Nhomakorabea感应电流
零
最大
电流方向
改变
不变
【例 1】 如图所示，(1)→(2)→(3)→(4)→(5)过程是交流发电机 发电的示意图，线圈的 ab 边连在金属滑环 K 上，cd 边连在金属滑环 L 上，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在转动时可 以通过滑环和电刷保持与外电路连接．下列说法正确的是( )
图甲中，线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，但磁通量变化 率最小，故 A 错误；从图乙位置开始计时，则 t＝0 时线圈产生的感 应电动势最大，形成的感应电流最大，线圈中的电流 i 随时间 t 变化 的关系是 i＝Imcos ωt，故 B 错误；当线圈转到图丙位置时，线圈位 于中性面位置，此时感应电流最小，且感应电流方向改变，故 C 正 确；当线圈转到图丁位置时，感应电动势最大，根据右手定则可知 ab 边感应电流方向为 b→a，故 D 错误．]