【金牌學(xué)案】年高中物理 第五章 1 交變電流課件 新人教選修32

第五章交變電流1交變電流知識(shí)點(diǎn)1交變電流1．交變電流：大小和方向隨時(shí)間做周期性變化的電流．2．直流：方向不隨時(shí)間變化的電流．3．中性面：線圈平面垂直于磁感線時(shí)的位置．4．正弦式交變電流：按正弦規(guī)律變化的交變電流．知識(shí)點(diǎn)2交變電流的產(chǎn)生

1．產(chǎn)生方法 矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中就會(huì)產(chǎn)生正弦式交變電流(如圖5－1－1所示)． 圖5－1－12．電流特點(diǎn)(1)線圈處于中性面時(shí)，穿過線圈的磁通量最大，但感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流為零；(2)線圈平面與磁感線平行時(shí)，穿過線圈的磁通量為零，但感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流最大；(3)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的方向每一個(gè)周期改變兩次，在中性面時(shí)開始改變．知識(shí)點(diǎn)3交變電流的變化規(guī)律

1．正弦交變電流的數(shù)學(xué)表達(dá)式 如圖5－1－2甲、乙所示，n匝矩形線圈abcd，其邊長分別為ad＝L1，ab＝L2，面積S＝L1·L2，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從中性面開始計(jì)時(shí)，經(jīng)時(shí)間t，轉(zhuǎn)動(dòng)的角度θ＝ωt. 圖5－1－22．余弦交變電流的數(shù)學(xué)表達(dá)式

如果線圈從如圖5－1－3所示位置即峰值面開始轉(zhuǎn)動(dòng)，電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流和路端電壓將按余弦規(guī)律變化，對(duì)于單匝線圈，有：圖5－1－3(1)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式e＝Emcosωt.(2)電流的瞬時(shí)表達(dá)式i＝Imcosωt.(3)路端電壓u＝Umcosωt.(4)在峰值面上，|cosωt|＝1，電動(dòng)勢(shì)得最大值Em.

【例1】(雙選)單匝矩形線圈abcd放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖5－1－4所示，ab＝dc＝l1，ad＝bc＝l2，從圖示位置起以角速度ω繞不同轉(zhuǎn)軸做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)()

圖5－1－4A．以O(shè)O′為轉(zhuǎn)軸時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e＝Bl1l2ωsinωtB．以O(shè)1O1′為轉(zhuǎn)軸時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e＝Bl1l2ωsinωtC．以O(shè)O′為轉(zhuǎn)軸時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e＝Bl1l2ωcosωtD．以O(shè)O′為轉(zhuǎn)軸或以ab為轉(zhuǎn)軸時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

解析：以O(shè)O′為轉(zhuǎn)軸時(shí)，圖示位置相當(dāng)于是峰值面，根據(jù)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式e＝Emcosωt及Em＝BSω=Bl1l2w可知e＝Bl1l2ωcosωt，則C對(duì)A錯(cuò)；再根據(jù)三角函數(shù)關(guān)系可知D選項(xiàng)正確．若線圈以O(shè)1O1′為轉(zhuǎn)軸，線圈磁通量變化始終為零，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零．答案：CD1．(雙選)一個(gè)平面矩形線圈在繞垂垂直于磁場(chǎng)的的軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，，產(chǎn)生的交變感感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最最大的情況是是()BDA．線圈平面面垂直于磁場(chǎng)場(chǎng)B．線圈平面面平行于磁場(chǎng)場(chǎng)C．磁通量最最大時(shí)D．磁通量為為零時(shí)解析：當(dāng)線圈平行于于磁場(chǎng)時(shí)，磁磁通量為零，，磁通量的變變化率最大，感應(yīng)應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大大．題型1交變電流的表表達(dá)式【例2】交流發(fā)電機(jī)在在工作時(shí)電動(dòng)動(dòng)勢(shì)為e＝Emsinωt，若將發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速速提高一倍，，同時(shí)將電樞樞所圍面積減減少一半，其他條件不變，則則電動(dòng)勢(shì)為()C解析：e=nBSωsinωt，轉(zhuǎn)速速增大大一倍倍，所所圍面面積減減少一一半，，最大值值不變變，則則可知知表達(dá)達(dá)式為為e＝Emsin2ωt.2．如如圖5－－1－－5所所示示，一一半徑徑為r＝10cm的的圓圓形線線圈共共向的中中心軸軸線OO′以n＝600r/min的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速勻勻速轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，，當(dāng)線線圈轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)至中性性面位位置時(shí)時(shí)開始始計(jì)時(shí)時(shí)．求求：圖5－1－5解：當(dāng)線圈圈從中中性面面開始始計(jì)時(shí)時(shí)，產(chǎn)產(chǎn)生的的感應(yīng)應(yīng)電動(dòng)動(dòng)勢(shì)的的瞬時(shí)時(shí)值表達(dá)達(dá)式為

(1)e＝NBSωsinωt，其中

ω＝2πn＝2π×10rad/s＝20πrad/s

所以e＝NBSωsinωt題型2交變變電電流流的的圖圖象象【例例3】處在在勻勻強(qiáng)強(qiáng)磁磁場(chǎng)場(chǎng)中中的的矩矩形形線線圈圈abcd，以以恒恒定定的的角角速速度繞繞ab邊轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)，，磁磁場(chǎng)場(chǎng)方方向向刻，線圈平面與紙面重合(圖5－1－6)，線圈的cd邊離開紙面向外運(yùn)動(dòng)．若規(guī)定由a→b→c→d→a方向的感應(yīng)電流為正，則)能反反映映線線圈圈中中感感應(yīng)應(yīng)電電流流I隨時(shí)時(shí)間間t變化化的的圖圖線線是是(圖5－－1－－6解析析：：由峰峰值值面面開開始始計(jì)計(jì)時(shí)時(shí)，，說說明明變變化化規(guī)規(guī)律律是是余余弦弦圖圖象象，，當(dāng)當(dāng)cd邊向向外外轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時(shí)時(shí)，，電電流流向向上上，，因因此此電電流流起起始始值值為為正正值值．．只只有有C選項(xiàng)正正確確．．答案案：：C3．．(雙選選)如圖圖5－－1－－7所所示示是是一一個(gè)個(gè)正)象，，根根據(jù)據(jù)這這一一圖圖象象，，以以下下說說法法正正確確的的是是(圖5－－1－－7