山東省青島國開中學高中物理新人教版選修3-2課件：第五章5.1《交變電流》

第一節(jié)交變電流轉(zhuǎn)子電刷電刷定子【演示1】觀察小燈泡的發(fā)光情況“亮”、“閃”閃:亮:通過燈泡電流大小是變化說明有電流通過燈泡

線框中產(chǎn)生的感應電流強度大小是變化的【演示2】觀察二極管的發(fā)光情況交替發(fā)光通過二極管的電流方向是周期性變化的線框中產(chǎn)生的感應電流方向是變化的G概念:1.交變電流:

大小和方向都隨時間做周期性的變化.

簡稱交流（AC）2.直流電:

方向不隨時間變化的電流（DC）

恒定電流:大小和方向不隨時間變化的電流

觀察下列幾個電流與時間的圖象,判斷哪些是交變電流zxxkit0(2)it0(1)it0(3)i0t(4)i0t(5)（1）（2）（5）問題1.在線圈轉(zhuǎn)動過程中,哪些邊在切割?a(b)(c)dv5v6acdHFb問題2.這兩條邊是否一直在切割?中性面的概念思考:在這個位置磁通量是多大?電動勢是零此時線圈所在的平面叫做中性面a(b)(c)dv1v2abcdHF問題3.若單匝線框所處位置與中性面垂直,設磁感應強度大小為B,ab邊和cd邊長均為L1,ad邊和bc邊長為L2,線框繞垂直于磁場并且過ad和bc邊中點的軸旋轉(zhuǎn),角速度大小為ω.問:ab邊和cd邊切割產(chǎn)生的電動勢分別是多大?acdHFzxxka(b)(c)dv5v6acdHF中性面問題4.整個單匝線框在與中性面垂直位置時產(chǎn)生的感應電動勢是多大?a(b)(c)dv5v6E

=Eab+Ecd=BL1v5+BL1v6=BL1L2ω=Bsω思考:磁通量是多大?acdHF中性面zxxk問題5.若單匝線框從中性面開始轉(zhuǎn)動,經(jīng)過一段時間t,在這一時刻整個線框產(chǎn)生的電動勢又是多大?acdHF問題5.若單匝線框從中性面開始轉(zhuǎn)動,經(jīng)過一段時間t,在這一時刻整個線框產(chǎn)生的電動勢又是多大?θV3V4acdHF中性面zxxkθV3V4θθV3⊥V3∥V4∥V4⊥acdHFb(θ=ωt)中性面瞬時值瞬時值峰值問題6.若n匝線框從中性面開始轉(zhuǎn)動,經(jīng)過一段時間t,在這一時刻整個線框產(chǎn)生的電動勢又是多大?θV3V4acdHFb中性面問題7.若有n匝線框在勻速轉(zhuǎn)動,整個線框的總電阻為r,外電阻為R,則通過電阻的電流和電阻兩端的電壓分別是多少?θV3V4vui中性面瞬時值瞬時值峰值峰值問題8.前面是用表達式表示交流電的變化規(guī)律,怎樣用圖象表示交流電的變化規(guī)律?cbdaaaaabbbddddccctωtT3T/4T/2T/4O3π/2ππ/22πeEm=nBsωEm作圖時規(guī)定感應電動勢正方向為dcbadcbdaaaaabbbddddccctωtT3T/4T/2T/4O3π/2ππ/22πiImcbdaaaaabbbddddccc作圖時規(guī)定感應電流正方向為dcbad思考：線圈在什么位置電流方向會發(fā)生改變？

小結(jié):

通過以上分析可知：線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動，可以得到按正弦規(guī)律變化的交變電流,這種交變電流叫做正弦式交變電流,簡稱正弦式電流.

在目前的電力系統(tǒng)中應用的大多是正弦式電流.

【例１】如圖所示，勻強磁場的磁感應強度B=2T，匝數(shù)n=6的矩形線圈abcd繞中心軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，角速度ω=200rad/s。已知ab=0.1m，bc=0.2m，（1）感應電動勢的最大值；（2）設時間t=0時線圈平面與磁感線垂直，寫出線圈中感應電動勢的瞬時值表達式；abcdOO/B例２線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生交變電流的圖象如圖所示，由圖示可知（）

A、在A和C時刻線圈處于磁通量變化率最大位置

B、在A和C時刻穿過線圈的磁通量為最大

C、在B時刻到D時刻線圈轉(zhuǎn)過的角度為π弧度

D、若從B時刻到D時刻經(jīng)過0.01s，則在1s內(nèi)交變電流的方向改變100次

ACD本節(jié)課小結(jié):2、正弦式交變電流的規(guī)律:(從中性面開始計時)3、中性面的特點：1、交變電流:其中：大小和方向都隨時間做周期性的變化磁通量最大為Φm；

e=0；電流方向改變?；仡櫧忉尅狙菔?】中小燈泡為什么會閃亮?一個周期中閃亮幾次?tωtT3T/4T/2T/4O3π/2ππ/22πuUmt1t2t3t4U1-U11、一矩形線圈，繞垂直于勻強磁場并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動，線圈中的感應電動勢e隨時間t的變化如圖所示。下面說法中正確的（）A．t1時刻通過線圈的磁通量為零B．t2時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大C．t3時刻通過線圈的磁通量變化率的絕對值最大D．每當e轉(zhuǎn)換方向時，通過線圈的磁通量的絕對值都為最大D鞏固練習：2、如圖，勻強磁場的磁感應強度B=2T，匝數(shù)n=6的矩形線圈abcd繞中心軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速n=50r/s。已知ab=0.1m，bc=0.2m，線圈的總電阻R=12Ω，試求：（1）線圈中感應電動勢和感應電流的最大值；（2）當ωt=30°時，線圈中感應電動勢和感應電流的瞬時值各是多大？abcdOO/B思考：若線框從垂直中性面開始計時，在t時刻線圈中的感應電動勢？并畫出圖象。e=nBsωcosωt=EmcosωttωtT3T/4T/2T/4O3π/2ππ/22πeEm類比延伸如圖所示，ABC

是由均勻細導線制成面積為S的等邊三角形線框，它以AC

為轉(zhuǎn)軸，在磁感應強度為

B

的恒定的勻強磁場中以恒定的角速度ω轉(zhuǎn)動（俯視為逆時針旋轉(zhuǎn)）,磁場方向與AC垂直指向紙內(nèi)．請寫出從這一時間開始計時,感應電動勢隨時間變化的關(guān)系式.×××××