3.1交變電流課件（含實(shí)驗(yàn)視頻）-高二物理（人教版2019選擇性）

3.1交變電流家庭用電使用220V交流電演示：觀察直流電壓和交流電壓的波形電流、電壓也隨時(shí)間做周期性變化，這樣的電流叫作交變電流（alternatingcurrent，AC），簡稱交流。方向不隨時(shí)間變化的電流稱為直流(directcurrent，DC)。電池供給的電流方向不隨時(shí)間變化，所以屬于直流。交變電流經(jīng)過電子電路的處理，也能變成直流，演示：觀察交變電流的方向觀察發(fā)光二極管的發(fā)光情況。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明了什么？教學(xué)用發(fā)電機(jī)能夠產(chǎn)生交變電流結(jié)論：觀察到兩個(gè)極性不同的二極管交替發(fā)光，說明交變電流的方向不斷變化。如圖為交流發(fā)電機(jī)的示意圖。裝置中兩磁極之間產(chǎn)生的磁場(chǎng)可近似為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，線圈的AB邊連在金屬滑環(huán)K上，CD邊連在滑環(huán)L上；導(dǎo)體做的兩個(gè)電刷分別壓在兩個(gè)滑環(huán)上，線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以通過滑環(huán)和電刷保持與外電路的連接。1.在線圈由甲圖轉(zhuǎn)到乙圖所示位置的過程中，AB邊中電流向哪個(gè)方向流動(dòng)?B→A2.在線圈由丙圖轉(zhuǎn)到丁圖所示位置的過程中，AB邊中電流向哪個(gè)方向流動(dòng)？A→B3.轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)線圈中沒有電流，轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)線圈中的電流最大？①.甲和丙中φ最大，沒有切割磁感線，E=0,i=0,此位置稱為中性面②.乙和丁中φ最小，但磁通量變化率最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，電流最大假設(shè)電流從E經(jīng)過負(fù)載流向F的方向記為正，反之為負(fù)，在橫坐標(biāo)軸上標(biāo)出線圈到達(dá)甲、乙、丙、丁幾個(gè)位置時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，大致畫出感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的曲線。線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流設(shè)t=0時(shí)線圈剛好轉(zhuǎn)到中性面(如甲圖）位置，此時(shí)導(dǎo)線AB的速度方向剛好與磁感線平行，因此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0。設(shè)線圈旋轉(zhuǎn)的角速度為ω，AB和CD的長度為l，AD和BC的長度為d，則經(jīng)過時(shí)間t，線框轉(zhuǎn)過的角度θ=ωt，如圖所示。線框旋轉(zhuǎn)過程中AB和CD的速度

，與磁感線垂直的速度為產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)S表示線框的面積。設(shè)Em=ωBS，可知線框的電動(dòng)勢(shì)是隨時(shí)間按正弦函數(shù)規(guī)律變化的，為式中Em是常數(shù)，表示電動(dòng)勢(shì)可能達(dá)到的最大值。對(duì)于單匝線圈，Em=ωBS；如果線圈匝數(shù)為N，則Em=NωBS。以當(dāng)負(fù)載為電燈等純電阻用電器時(shí)，負(fù)載兩端的電壓u、流過的電流i，也按正弦規(guī)律變化，即式中Um和im分別是電壓和電流的最大值，也叫峰值，而e、u、i則是相應(yīng)的物理量的瞬時(shí)值。這種按正弦規(guī)律變化的交變電流叫作正弦式交變電流，簡稱正弦式電流。電力系統(tǒng)中應(yīng)用的大多是正弦式電流。正弦式交變電流電動(dòng)勢(shì)e、電流i和電壓u隨時(shí)間變化的圖像。正弦式電流是最簡單、最基本的交變電流。幾種交變電流的波形家庭電路中的正弦式電流示波器中的鋸齒形掃描電壓電子電路中的矩形脈沖線圈(通常叫作電樞）轉(zhuǎn)動(dòng)，磁極不動(dòng)的發(fā)電機(jī)，叫作旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)。如果磁極轉(zhuǎn)動(dòng)，電樞不動(dòng)，這種發(fā)電機(jī)叫作旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)。不論哪種發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)動(dòng)的部分都叫轉(zhuǎn)子，不動(dòng)的部分都叫定子。旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的電流，如果電壓很高，可能發(fā)生火花放電，所以產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也不能很高，輸出的電壓一般不超過500V。旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)能夠產(chǎn)生幾千伏到幾萬伏的電壓，輸出功率可達(dá)幾百兆瓦。所以，大多數(shù)發(fā)電