高中物理《交变电流》课件二（47张PPT）

欢迎进入物理课堂 1 知道交变电流定义 AC 大小和方向都随时间作周期性变化的电流 方向不随时间变化的电流为直流电 DC 辨析电流图 3 推导和理解交变电流的变化规律 重难点 1 方向变化规律 线圈平面每经过中性面一次 感应电流的方向就改变一次 线圈转动一周 感应电流的方向改变两次 最大 t 0最小 感应电动势最小E 0 2 大小变化规律 按正弦规律变化 能画出瞬时线速度分解图 e Emsin tEm NBS 叫电动势的最大值 峰值 i Imsin tIm Em R r叫电流的最大值 峰值 u Umsin tUm ImR叫电压的最大值 峰值 5 1交变电流教学目标 2 理解交变电流产生的过程 矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转动 匀速转动时产生正弦式交变电流 能画出四幅过程图 重点 电流通过R时 5 1交变电流 第五章交变电流 演示 用示波器研究交变电流的变化 1 直流电流 DC 方向不随时间变化的电流 2 交变电流 AC 大小和方向都随时间做周期性变化的电流 一 交变电流的概念 交变电流可以变成直流 交变电流是如何产生的呢 交流发电机模型 二 交变电流的产生 做一做 1 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动 二 交变电流的产生 2 过程分析 1 在线圈转动的过程中 那些边会产生感应电动势 ab边cd边 2 怎样将立体图转化为平面图 将立体图转化为平面图 3 在线圈由甲转到乙的过程中 AB边中电流向哪个方向流动 丙转到丁呢 4 线圈转到什么位置 电流最小 没有电流 线圈转到什么位置 电流最大 由a b 由b a B S 最大 E 0 I 0 中性面 垂直磁场方向的平面叫做中性面 线圈经过中性面时 最大 但线圈中的电动势为零 2 过程分析 V B N S S N a b c d a d 判断此位置有没有感应电流 方向怎么样 B S 0 E最大 I最大 感应电流方向a到b 线圈与磁场平行时 最小 但线圈中的电动势最大 V B 判断此位置有没有感应电流 方向怎么样 N S S N B S 最大 E 0 I 0 中性面 B S 0 E I最大 感应电流方向b到a V B V B 3 在线圈由甲转到乙的过程中 AB边中电流向哪个方向流动 丙转到丁呢 4 线圈转到什么位置 电流最小 没有电流 线圈转到什么位置 电流最大 由a b 由b a 线圈转到甲 丙位置时线圈中没有电流 转到乙 丁位置时线圈中电流最大 线圈转动一周 多少次经过中性面 电流方向改变多少次 思考与讨论 1 中性面 垂直磁场方向的平面 1 线圈经过中性面时 穿过线圈的磁通量最大 BS 但 t 0最小 ab和cd边都不切割磁感线 线圈中的感应电动势为零 2 线圈经过中性面时 电流将改变方向 线圈转动一周 两次经过中性面 电流方向改变两次 2 线圈平行与磁感线时 0 t最大 感应电动势最大 以线圈经过中性面开始计时 切割边L1 另一边L2 推导任意时刻t线圈中的感应电动势 演示 令 则有 e为电动势在时刻t的瞬时值 Em为电动势的最大值 峰值 NBS NBS 三 交变电流的变化规律 1 电动势按正弦规律变化 2 电流按正弦规律变化 3 电压按正弦规律变化 电流i通过R时 成立条件 转轴垂直匀强磁场 经中性面时开始计时 四 交流电的图像 四 交流电的图像 e t 0 Em Em i t 0 Im Im 1 正弦交流电 2 示波器中的锯齿波扫描电压 3 电子计算机中的矩形脉冲 4 激光通信中的尖脉冲 五 交变电流的种类 交流电的产生 矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速旋转时 线圈中就产生 交变电流 和都随时间做的电流叫做交变电流 电压和电流随时间按变化的交流电叫正弦交流电 大小 方向 正弦规律 正弦交流电 周期性变化 课堂练习 当线圈平面垂直于磁感线时 线圈各边都不切割磁感线 线圈中没有感应电流 这样的位置叫做 线圈平面每经过中性面一次 感应电流方向就改变一次 因此线圈转动一周 感应电流方向改变 中性面 两次 线圈从中性面开始转动 角速度是 线圈中的感应电动势的峰值是Em 那么在任一时刻t感应电动势的瞬时值e为 若电路总电阻为 则感应电流的瞬时值 为 e Emsin t i Em R sin t 六 交流发电机 1 组成 用来产生感应电动势的线圈 叫电枢 用来产生磁场的磁极2 种类 旋转电枢式发电机 旋转磁极式发电机转动的部分叫转子 不动的部分叫定子 交流发电机有两种 即 其中转动的部分叫 不动的部分叫 发电机转子是由 或其它动力机带动 旋转磁极式 旋转电枢式 转子 定子 水轮机 蒸汽轮机 6 一矩形线圈 绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面的固定轴转动 线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图所示 下面说法中正确的是A t1时刻通过线圈的磁通量为零B t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大C t3时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大D 每当e变换方向时 通过线圈的磁通量绝对值最小 C 1 知道交变电流定义 AC 大小和方向都随时间作周期性变化的电流 方向不随时间变化的电流为直流电 DC 辨析电流图 3 推导和理解交变电流的变化规律 重难点 1 方向变化规律 线圈平面每经过中性面一次 感应电流的方向就改变一次 线圈转动一周 感应电流的方向改变两次 最大 t 0最小 感应电动势最小E 0 2 大小变化规律 按正弦规律变化 能画出瞬时线速度分解图 e Emsin tEm NBS 叫电动势的最大值 峰值 i Imsin tIm Em R r叫电流的最大值 峰值 u Umsin tUm ImR叫电压的最大值 峰值 5 1交变电流小结 2 理解交变电流产生的过程 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动产生正弦式交变电流 能画出四幅过程图 垂直磁场方向的平面叫做中性面 重点 电流通过R时 1 在如图所示的几种电流随时间变化的图线中 属于交变电流的是 属于正弦交变电流的是 A B C D ABD A 三 课堂练习 2一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动 线圈中的感应电动势随时间的变化规律如图所示 下面说法中正确的是 T1时刻通过线圈的磁通量为零 T2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大 T3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大 每当e变换方向时 通过线圈的磁通量的绝对值都为最大 答案 D 1 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动 设线圈ab边长为20cm ad边长为10cm 磁感应强度B 0 01T 线圈的转速n 50r s 求 电动势的最大值及对应的线圈位置 0 0628V线圈平面与磁场方向平行 2 如图所示 匝数为N 面积为S的矩形线圈在匀强磁场B中匀速转动 角速度为 求线圈从图示位置转过180度时间内的平均感应电动势 练习 一台发电机在产生正弦式电流 如果发电机电动势的峰值为Em 400V 线圈匀速转动的角速度为 314rad s 试写出电动势瞬时值的表达式 如果这个发电机的外电路只有电阻元件 总电阻为2000 电路中电流的峰值是多少 写出电流瞬时值的表达式 e EmsinWt 400sin314t 解 电动势瞬时值的表达式为 电流峰值为 Im Em R 400 2000 0 2A 电流瞬时值的表达式为 i ImsinWt 2sin314t 4 一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电动势的最大值为311V 线圈在磁场中转动的角速度100 rad s 1 写出感应电动势的瞬时值表达式 2 若该发电机只与含电阻的负载组成闭合电路 电路的总电阻为100 试写出通过负载的电流强度的瞬时表达式 在t 1 120s时电流强度的瞬时值为多少 3 线圈从中性面转过180度的过程中 电动势的最大值 平均值分别是多少 4 转动过程中磁通量的变化率最大值是多少 答案 1 e 311Sin100 t 2 I 3 11Sin 100 1 120 3 11 1 2 1 55 A 3 Em 311VE N t 2NBS 198V 4 t 311 N Wb s 甲 乙 丙 丁 EI 电流方向 E I EI 电流方向 0 0 有最大值 有最大值 有最大值 a b 有最大值 有最大值 b a E I 0 0 有最大值 为了能更方便地说明问题 我们将立体图转化为平面图来分析 学生画 问题 各环节电流方向 电流最大最小的位置 大致画出i t图像 线圈转动一周 电流方向改变多少次 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全