浙江省2018-2019版高中物理 第五章 交變電流 第1課時(shí) 交變電流課件 新人教版選修3-2.ppt

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1、第1課時(shí)交變電流,研究選考把握考情,知識點(diǎn)一交變電流,基 礎(chǔ) 梳 理,1.交變電流：大小和方向隨時(shí)間做________變化的電流，簡稱交流。 2.直流： ______不隨時(shí)間變化的電流。 3.圖象特點(diǎn)： (1)恒定電流的圖象是一條________________的直線。 (2)交變電流的圖象隨______做周期性變化，如正弦交變電流的圖象：,周期性,方向,與時(shí)間軸平行,時(shí)間,如圖所示的各電流中不是交變電流的是________。,即 學(xué) 即 練,解析由于交變電流的大小和方向隨時(shí)間做周期性的變化，故B、C為交變電流的圖象，A、D不是。 答案AD,知識點(diǎn)二交變電流的產(chǎn)生,1.正弦式交變電流的產(chǎn)生：將

2、閉合矩形線圈置于______磁場中，并繞____________方向的軸______轉(zhuǎn)動(dòng)。 2.中性面線圈平面與磁感線______時(shí)的位置。 (1)線圈處于中性面位置時(shí)，穿過線圈的 ______ ，但線圈中的電流為______ 。 (2)線圈每次經(jīng)過中性面時(shí)，線圈中感應(yīng)電流方向都要改變。線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流方向改變______次。,基 礎(chǔ) 梳 理,勻強(qiáng),垂直磁場,勻速,垂直,最大,零,兩,要 點(diǎn) 精 講,1.正弦式交變電流的產(chǎn)生過程分析 如圖1所示為線圈ABCD在磁場中繞軸OO轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的截面圖，AB和CD兩個(gè)邊切割磁感線，產(chǎn)生電動(dòng)勢，線圈中就有了電流(或者說穿過線圈的磁通量發(fā)生變化而產(chǎn)生了感應(yīng)

3、電流)。具體分析如圖2所示，當(dāng)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)到圖甲位置時(shí)，導(dǎo)體不切割磁感線，線圈中無電流；當(dāng)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)到圖乙位置時(shí)，導(dǎo)體垂直切割磁感線，線圈中有電流，且電流從A端流入；線圈在圖丙位置同線圈在圖甲位置；線圈在圖丁位置時(shí)，電流從A端流出，這說明電流方向發(fā)生了改變；線圈在圖戊位置同在圖甲位置。線圈這樣轉(zhuǎn)動(dòng)下去，就在線圈中產(chǎn)生了交變電流。,圖1,,圖2,2.交變電流產(chǎn)生過程中的兩個(gè)特殊位置,【例1】 下列各圖中哪些情況線圈中產(chǎn)生了交變電流(),解析由交變電流的產(chǎn)生條件可知，軸必須垂直于磁感線，但對線圈的形狀及轉(zhuǎn)軸的位置沒有特別要求。故選項(xiàng)B、C、D正確。 答案BCD,知識點(diǎn)三交變電流的變化規(guī)律,1.正弦式交變

4、電流瞬時(shí)值表達(dá)式： (1)當(dāng)從中性面開始計(jì)時(shí)：e___________。 (2)當(dāng)從與中性面垂直的位置開始計(jì)時(shí)：e ___________ 。 2.正弦式交變電流的峰值表達(dá)式： Em _______ 與線圈的形狀及轉(zhuǎn)動(dòng)軸的位置______。(填“有關(guān)”或“無關(guān)”),基 礎(chǔ) 梳 理,Emsin t,Emcos t,nBS,無關(guān),要 點(diǎn) 精 講,1.交變電動(dòng)勢的峰值和交變電流的峰值 交變電動(dòng)勢最大值，由線圈匝數(shù)n、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、轉(zhuǎn)動(dòng)角速度及線圈面積S決定，與線圈的形狀無關(guān)，與轉(zhuǎn)軸的位置無關(guān)，因此如圖3所示的幾種情況，若n、B、S、相同，則電動(dòng)勢的最大值相同。,圖3,2.交變電流的瞬時(shí)值變化規(guī)律,【

5、例2】 有一個(gè)正方形線圈的匝數(shù)為10 匝，邊長為20 cm，線圈總電阻為1 ，線圈繞OO軸以10 rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖4所示，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5 T，問：,(1)該線圈產(chǎn)生的交變電流電動(dòng)勢的峰值、電流的峰值分別是多少？ (2)若從中性面位置開始計(jì)時(shí)，寫出感應(yīng)電動(dòng)勢隨時(shí)間變化的表達(dá)式； (3)線圈從中性面位置開始轉(zhuǎn)過30時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值是多大？,圖4,答案(1)6.28 V6.28 A(2)e6.28sin10 t(V) (3)3.14 V,名師點(diǎn)睛交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式的書寫技巧 (1)確定正弦交變電流的峰值，根據(jù)已知圖象讀出或由公式EmnBS求出相應(yīng)峰值。 (2)明

6、確線圈的初始位置，找出對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式。 線圈從中性面位置開始轉(zhuǎn)動(dòng)，則it圖象為正弦函數(shù)圖象，函數(shù)式為iImsin t。 線圈從垂直中性面位置開始轉(zhuǎn)動(dòng)，則it圖象為余弦函數(shù)圖象，函數(shù)式為iImcos t。 (3)線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生正弦式交變電流，產(chǎn)生的交變電流與線圈的形狀無關(guān)。如圖5所示，若線圈的面積與例2中的圖所示的線圈面積相同，則答案完全相同。,圖5,知識點(diǎn)四正弦交變電流的圖象,正弦交變電流隨時(shí)間的變化情況可以從圖象上表示出來，圖象描述的是交變電流隨時(shí)間變化的規(guī)律，它是一條__________，如圖6所示，分別是交變電流的______圖象(如圖甲)、 ______圖象(如圖乙)、

7、 ______圖象(如圖丙)。,基 礎(chǔ) 梳 理,正弦曲線,et,ut,it,甲,圖6,要 點(diǎn) 精 講,由圖6甲可以確定出以下信息： (1)可以讀出正弦交變電流的峰值Em。 (2)可根據(jù)線圈轉(zhuǎn)至中性面時(shí)電動(dòng)勢為零的特點(diǎn)，確定線圈處于中性面的時(shí)刻，確定了該時(shí)刻，也就確定了磁通量最大的時(shí)刻和磁通量變化率最小的時(shí)刻，如tt2，tt4時(shí)刻。 (3)可根據(jù)線圈轉(zhuǎn)至與磁場平行時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢最大的特點(diǎn)，確定線圈與中性面垂直的位置，此位置也就是磁通量為零的時(shí)刻和磁通量變化率最大的時(shí)刻，如tt1，tt3時(shí)刻。 (4)可以確定某一時(shí)刻電動(dòng)勢大小以及某一時(shí)刻電動(dòng)勢的變化趨勢，如tt1，tt2時(shí)刻。,【例3】 矩形線圈在

8、勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，所產(chǎn)生的交變電流的波形如圖7所示，可知(),圖7 A.在t1時(shí)刻穿過線圈的磁通量達(dá)到峰值 B.在t2時(shí)刻穿過線圈的磁通量達(dá)到峰值 C.在t3時(shí)刻穿過線圈的磁通量的變化率達(dá)到峰值 D.在t4時(shí)刻穿過線圈的磁通量的變化率達(dá)到峰值,答案 BC,1.矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在線圈平面經(jīng)過中性面瞬間() A.線圈平面與磁感線平行 B.穿過線圈的磁通量最大 C.線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢最大 D.線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢的方向突變 解析在線圈平面垂直于磁感線時(shí)，各邊都不切割磁感線，線圈中沒有感應(yīng)電流，這樣的位置叫做中性面。線圈平面經(jīng)過中性面瞬間，穿過線圈的磁通量最大，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢為零，此后

9、，感應(yīng)電動(dòng)勢方向(即感應(yīng)電流方向)將與原方向相反。所以選項(xiàng)B、D正確，A、C錯(cuò)誤。 答案BD,2.關(guān)于矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的正弦交變電流，正確的說法是() A.線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流方向改變一次 B.線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電動(dòng)勢方向改變一次 C.線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流方向改變兩次，感應(yīng)電動(dòng)勢方向改變一次 D.線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流方向和感應(yīng)電動(dòng)勢方向都改變兩次 解析感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流的方向，每經(jīng)過中性面時(shí)改變一次，每個(gè)周期內(nèi)方向改變兩次，故選項(xiàng)D正確。 答案D,3.交流發(fā)電機(jī)在工作時(shí)電動(dòng)勢為eEmsin t，若將發(fā)電機(jī)的角速度提高一倍，同時(shí)將線框所圍面積減小一半，其他條件不變，

10、則其電動(dòng)勢變?yōu)?),解析交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式eEmsin t，其中EmnBS，當(dāng)加倍而S減半時(shí)，Em不變，故選項(xiàng)C正確。 答案C,4.一矩形線圈，繞垂直于勻強(qiáng)磁場并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢e隨時(shí)間t的變化如圖8所示。下列說法正確的是(),圖8 A.t1時(shí)刻通過線圈的磁通量為零 B.t2時(shí)刻通過線圈的磁通量最大 C.t3時(shí)刻通過線圈的磁通量的變化率的絕對值最大 D.每當(dāng)e轉(zhuǎn)換方向時(shí)，通過線圈的磁通量均最大,解析t1時(shí)刻e0，故線圈位于中性面，磁通量最大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；t2時(shí)刻e最大，故線圈位于中性面之垂面，磁通量為0，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；t3時(shí)刻e0，故磁通量變化率為0，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；e轉(zhuǎn)換方向時(shí)，線圈位于中性面，故磁通量均最大，選項(xiàng)D正確。 答案 D,