高中物理選修交變電流

1、編輯ppt 交變電流交變電流 直流電直流電( (Direct Current , DC)DC)電流方向不隨時間而改變電流方向不隨時間而改變. .交變電流交變電流( (alternating current ,AC)AC). .一、直流電與交流電一、直流電與交流電二、交變電流的產(chǎn)生二、交變電流的產(chǎn)生 矩形線圈矩形線圈在在勻強磁場勻強磁場中繞垂直中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動. .編輯ppt編輯ppt 交變電流的產(chǎn)生交變電流的產(chǎn)生甲甲乙乙丙丙丁丁ABCDABCDABCDABCD為了能更方便地說明問題，我們將立為了能更方便地說明問題，我們將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖來分析體圖轉(zhuǎn)化為平面圖來分析

2、ABCDADBADB中性面中性面: :線圈平面與磁感線垂直的位置線圈平面與磁感線垂直的位置. .特點：線圈經(jīng)過中性面時，特點：線圈經(jīng)過中性面時，最大最大，但線圈，但線圈中的中的電動勢為電動勢為0.0.ADBVV 線圈與磁場平行時線圈與磁場平行時最小最小，但線圈中的，但線圈中的電動勢最大電動勢最大. .三三. .交變電流的變化規(guī)律交變電流的變化規(guī)律 在勻強磁場在勻強磁場B B中，矩形線圈中，矩形線圈ABAB邊長為邊長為L L1 1，BCBC邊長為邊長為L L2 2，逆時針繞垂直于磁場，逆時針繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，角速度為的軸勻速轉(zhuǎn)動，角速度為，從中性面，從中性面開始計時，經(jīng)時間開始計時，經(jīng)時

3、間t t，線圈中的感應(yīng)電動，線圈中的感應(yīng)電動勢是多少？勢是多少？ ABCDADBVVV1V2線圈轉(zhuǎn)動一周，多少次經(jīng)過中性面線圈轉(zhuǎn)動一周，多少次經(jīng)過中性面? ?電流方向改變多少次電流方向改變多少次? ?思考與討論思考與討論ABCD編輯ppt編輯ppt 1.中性面中性面：垂直磁場方向的平面垂直磁場方向的平面（1）線圈經(jīng)過中性面時，穿過線圈的）線圈經(jīng)過中性面時，穿過線圈的磁通量最大磁通量最大=BS，但，但/t =0最小最小，（，（ ab和和cd邊都不切邊都不切割磁感線），線圈中的感應(yīng)割磁感線），線圈中的感應(yīng)電動勢為零電動勢為零（2）線圈經(jīng)過中性面時，電流將改變方向，線圈）線圈經(jīng)過中性面時，電流將改變

4、方向，線圈轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動一周一周，兩次兩次經(jīng)過中性面，電流方向改變經(jīng)過中性面，電流方向改變兩兩次次2.線圈平行與磁感線時，線圈平行與磁感線時，=0,/t最大最大，感應(yīng)感應(yīng)電動勢最大電動勢最大。編輯ppt以線圈經(jīng)過中性面開始計時，切割邊以線圈經(jīng)過中性面開始計時，切割邊L1，另一邊，另一邊L2,推推導(dǎo)任意時刻導(dǎo)任意時刻t線圈中的感應(yīng)電動勢線圈中的感應(yīng)電動勢tvNBLesin2122Lv又tLLNBesin2121LLNBEm令則有 tEemsine為電動勢在時刻為電動勢在時刻t的瞬時值，的瞬時值，Em為電動勢的最大值（峰值）為電動勢的最大值（峰值）NBS=NBS三、三、交變電流的變化規(guī)律交變電流的變化規(guī)

5、律 （1）電動勢按正弦規(guī)律變化tEemsin（2）電流按正弦規(guī)律變化 tIimsin（3）電路上的電壓按正弦規(guī)律變化 tUumsin 電流通過R時： tIimsin.RIUiRumm，交變電流的變化規(guī)律交變電流的變化規(guī)律 成立條件：轉(zhuǎn)軸垂直勻強磁場，經(jīng)中性面時開始計時eoEmT/4T/42T/42T/43T/43T/4T T/2/23 3/2/22 2tt tabcdKLABabcdK LABabcdkLABabcdkLABabcdkLAB四、交流電的圖像四、交流電的圖像 正弦交變電流的變化規(guī)律正弦交變電流的變化規(guī)律（從中性面開始計時從中性面開始計時）物物 理理 量量瞬時值表達(dá)式瞬時值表達(dá)式

6、最最 大大 值值 表表 達(dá)達(dá) 式式電電 動動 勢勢電電 流流路端電壓路端電壓e=EmsintE Em m= = n nBSBSI Im m= E= Em m/R (/R (閉合電路的總電阻為閉合電路的總電阻為R R) )i=Ii=Im msintsintu=UmsintU Um m=I=Im mR R （R R 是該段電路的電阻）是該段電路的電阻）交流電的圖像交流電的圖像 et0Em-Emit0Im-Im(1)(1)正弦交流電正弦交流電(2)(2)示波器中的鋸齒波掃描電壓示波器中的鋸齒波掃描電壓(3)(3)電子計算機中的矩形脈沖電子計算機中的矩形脈沖(4)(4)激光通信中的尖脈沖激光通信中的尖

7、脈沖五、交變電流的種類五、交變電流的種類編輯ppt六、交流發(fā)電機六、交流發(fā)電機編輯ppt編輯ppt1、組成：用來產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的線圈（叫電樞）、組成：用來產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的線圈（叫電樞） 用來產(chǎn)生磁場的磁極用來產(chǎn)生磁場的磁極 2、種類、種類 旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機 旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動的部分叫轉(zhuǎn)子，不動的部分叫定子動的部分叫轉(zhuǎn)子，不動的部分叫定子編輯ppt、交流發(fā)電機有兩種，即、交流發(fā)電機有兩種，即、 其中轉(zhuǎn)動的部分叫其中轉(zhuǎn)動的部分叫，不動的部分叫，不動的部分叫發(fā)電機發(fā)電機轉(zhuǎn)子是由轉(zhuǎn)子是由、或或其它動力機帶動其它動力機帶動旋轉(zhuǎn)磁極式旋轉(zhuǎn)磁極式旋轉(zhuǎn)電樞式旋轉(zhuǎn)電樞式轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)

8、子定子定子水輪機水輪機蒸汽輪機蒸汽輪機 、當(dāng)線圈平面垂直于磁感線時，線圈各邊都、當(dāng)線圈平面垂直于磁感線時，線圈各邊都不切割磁感線，線圈中沒有感應(yīng)電流，這樣的位置不切割磁感線，線圈中沒有感應(yīng)電流，這樣的位置叫做叫做線圈平面每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)線圈平面每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電流方向就改變一次，因此線圈轉(zhuǎn)動一周，感應(yīng)電電流方向就改變一次，因此線圈轉(zhuǎn)動一周，感應(yīng)電流方向改變流方向改變 、交流電的產(chǎn)生：矩形線圈在勻強磁場中繞、交流電的產(chǎn)生：矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的中心軸勻速旋轉(zhuǎn)時，線圈中就會垂直于磁場方向的中心軸勻速旋轉(zhuǎn)時，線圈中就會產(chǎn)生產(chǎn)生 、交變電流：、交變電流：和和 都隨時間做都隨

9、時間做 的電流叫做交變電流電壓和電流隨的電流叫做交變電流電壓和電流隨時間按時間按 變化的交流電叫正弦交流電變化的交流電叫正弦交流電 課堂練習(xí)課堂練習(xí)、線圈從中性面開始轉(zhuǎn)動，角速度是、線圈從中性面開始轉(zhuǎn)動，角速度是，線圈，線圈中的感應(yīng)電動勢的峰值是中的感應(yīng)電動勢的峰值是E Em m，那么在任一時刻，那么在任一時刻t t感感應(yīng)電動勢的瞬時值應(yīng)電動勢的瞬時值e e為為若線圈電若線圈電阻為，則感應(yīng)電流的瞬時值阻為，則感應(yīng)電流的瞬時值為為 0E Em -E-Emt課堂練習(xí)課堂練習(xí)一矩形線圈,繞垂直于勻強磁場并位于線圈平面的固定軸轉(zhuǎn)動,線圈中的感應(yīng)電動勢e隨時間t的變化如圖所示,正確的是（ ）1時刻通過線

10、圈的磁通量為零2時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大3時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大D.每當(dāng)e變換方向時，通過線圈的磁通量絕對值最小et0t1t2t3t4Em-EmC C1 1、知道交變電流定義（知道交變電流定義（ACAC）：）：大小和方向都隨時間作周期性變化大小和方向都隨時間作周期性變化的電流。方向不隨時間變化的電流為直流電（的電流。方向不隨時間變化的電流為直流電（DCDC）。辨析電流圖。）。辨析電流圖。3 3、推導(dǎo)和理解交變電流的變化規(guī)律：推導(dǎo)和理解交變電流的變化規(guī)律：（重難點）（重難點）（1）方向變化規(guī)律方向變化規(guī)律-線圈平面每經(jīng)過線圈平面每經(jīng)過中性面中性面一次，感應(yīng)電流的一次，感應(yīng)電流的方向就改變方向就改變一次；線圈轉(zhuǎn)動一次；線圈轉(zhuǎn)動一周一周，感應(yīng)電流的方向改變，感應(yīng)電流的方向改變兩次兩次。 最大最大，/t =0最小，感應(yīng)電動勢最小最小，感應(yīng)電動勢最小E=0（2）大小變化規(guī)律）大小變化規(guī)律-按按正弦規(guī)律正弦規(guī)律變化：（能畫出瞬時線速度分變化：（能畫出瞬時線速度分解圖）解圖） e=Emsint Em=NBS叫電動勢的最大值（峰值）叫電動勢的最大值（峰值） i=Imsint Im=Em/R+r 叫電流的最大值（峰值）叫電流的最大值（峰值） u=Umsint Um=ImR 叫電壓的最大值（峰值）叫電壓的最大值（峰值） 交變電流交變電流 小