2018版高中物理 第3章 交變電流 3.2 交變電流是怎樣產(chǎn)生的學(xué)案 魯科版選修3-2.docx
《2018版高中物理 第3章 交變電流 3.2 交變電流是怎樣產(chǎn)生的學(xué)案 魯科版選修3-2.docx》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2018版高中物理 第3章 交變電流 3.2 交變電流是怎樣產(chǎn)生的學(xué)案 魯科版選修3-2.docx(7頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
第2講交變電流是怎樣產(chǎn)生的目標(biāo)定位1.認(rèn)識(shí)交流發(fā)電機(jī),了解交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu).2.理解交變電流產(chǎn)生的原理,知道中性面的概念.3.能用數(shù)學(xué)表達(dá)式和圖象描述正弦交變電流的變化規(guī)律,知道最大值、有效值和瞬時(shí)值之間的關(guān)系.4.能用交變電流的變化規(guī)律解決實(shí)際問題一、交流發(fā)電機(jī)1發(fā)電機(jī)主要由線圈(電樞)和磁極兩部分組成2磁極固定不動(dòng),讓電樞在磁極中旋轉(zhuǎn),使穿過線圈的磁通量發(fā)生變化而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),這種發(fā)電機(jī)稱為旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)反之,稱為旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)二、交變電流的產(chǎn)生原理1典型模型圖1想一想如圖1所示,當(dāng)線圈在磁場(chǎng)中繞OO軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),哪些邊切割磁感線?線圈轉(zhuǎn)到哪些位置時(shí)沒有感應(yīng)電流?答案當(dāng)線圈在磁場(chǎng)中繞OO軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),AB、CD邊切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流線圈轉(zhuǎn)到甲和丙位置時(shí)沒有感應(yīng)電流,我們稱之為中性面2在線圈連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,感應(yīng)電流的大小和方向都將隨時(shí)間做周期性變化線圈每經(jīng)過中性面1次,感應(yīng)電流的方向就改變1次;線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)1周,感應(yīng)電流的方向就改變2次三、交變電流的變化規(guī)律1正弦式交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式當(dāng)從中性面開始計(jì)時(shí):瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì):eEmsin_t,瞬時(shí)電壓:uUmsin_t,瞬時(shí)電流:iImsin_t.式中Em、Um、Im分別表示電動(dòng)勢(shì)、電壓、電流的最大值2交流電的圖象(如圖2所示)圖2想一想正弦式交變電流的圖象一定是正弦函數(shù)曲線嗎?答案不一定,根據(jù)計(jì)時(shí)起點(diǎn)不同,也可能是余弦函數(shù)曲線.一、交變電流的產(chǎn)生過程1正弦式交流電的產(chǎn)生如圖3所示,是線圈ABCD在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞軸OO轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的截面圖線圈從中性面開始轉(zhuǎn)動(dòng),角速度為,經(jīng)過時(shí)間t轉(zhuǎn)過的角度是t.設(shè)AB邊長(zhǎng)為L(zhǎng)1,BC邊長(zhǎng)為L(zhǎng)2,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,AB邊和CD邊轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)圖3(1)在圖甲中,vB,eABeCD0,e0(2)在圖丙中,eABBL1vBL1BS同理eCDBS所以eeABeCDBS(3)在圖乙中,eABBL1vsintBL1L2sintBSsint同理eCDBSsint所以eeABeCDBSsint若線圈有n匝,則enBSsint2兩個(gè)特殊位置(1)中性面(SB位置)線圈平面與磁場(chǎng)垂直的位置,此時(shí)最大,為0,e為0,i為0.線圈經(jīng)過中性面時(shí),電流方向就發(fā)生改變,線圈轉(zhuǎn)一圈電流方向改變兩次(2)垂直中性面位置(SB位置)為0,為最大,e最大,i最大3正弦式交流電的峰值EmnBS4正弦式交流電的瞬時(shí)值表達(dá)式eEmsint,uUmsint,iImsint例1矩形線框繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)且在線框平面內(nèi)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生了交變電流,下列說法正確的是()A當(dāng)線框位于中性面時(shí),線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大B當(dāng)穿過線框的磁通量為零時(shí),線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也為零C當(dāng)線框經(jīng)過中性面時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或感應(yīng)電流的方向就改變一次D線框經(jīng)過中性面時(shí),各邊切割磁感線的速度為零答案CD解析線框位于中性面時(shí),線框平面與磁感線垂直,穿過線框的磁通量最大,但此時(shí)切割磁感線的兩邊的速度與磁感線平行,即不切割磁感線,所以電動(dòng)勢(shì)等于零,即此時(shí)穿過線框的磁通量的變化率等于零,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或感應(yīng)電流的方向在此時(shí)刻改變;線框垂直于中性面時(shí),穿過線框的磁通量為零,但切割磁感線的兩邊都是垂直切割,有效切割速度最大,所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,即此時(shí)穿過線框的磁通量的變化率最大故C、D選項(xiàng)正確針對(duì)訓(xùn)練如圖4所示為演示交變電流產(chǎn)生的裝置圖,關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn),正確的說法是()圖4A線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周,指針左右擺動(dòng)兩次B圖示位置為中性面,線圈中無(wú)感應(yīng)電流C圖示位置ab邊的感應(yīng)電流方向?yàn)閍bD線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí),磁通量變化率為零答案C解析線圈在磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),在電路中產(chǎn)生呈周期性變化的交變電流,線圈經(jīng)過中性面時(shí)電流改變方向,線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周,有兩次通過中性面,電流方向改變兩次,指針左右擺動(dòng)一次線圈處于圖示位置時(shí),ab邊向右運(yùn)動(dòng),由右手定則,ab邊的感應(yīng)電流方向?yàn)閍b;線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí),ab、cd邊垂直切割磁感線,線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)最大,也可以這樣認(rèn)為,線圈處于豎直位置時(shí),磁通量為零,但磁通量的變化率最大。二、對(duì)峰值EmnBS和瞬時(shí)值eEmsint的理解1對(duì)峰值的理解(1)對(duì)轉(zhuǎn)軸的要求:在線圈所在平面內(nèi)且與磁場(chǎng)垂直當(dāng)線圈平面與磁場(chǎng)平行時(shí),線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)達(dá)到峰值,且滿足EmnBS.(2)決定因素:由線圈匝數(shù)n、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、轉(zhuǎn)動(dòng)角速度和線圈面積S決定,與線圈的形狀無(wú)關(guān),與軸的位置無(wú)關(guān)如圖5所示的幾種情況中,如果n、B、S均相同,則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值均為EmnBS.圖52對(duì)瞬時(shí)值的理解必須明確是從中性面計(jì)時(shí),還是從與中性面垂直的位置計(jì)時(shí)(1)從中性面計(jì)時(shí),eEmsint.(2)從與中性面的垂直位置計(jì)時(shí),eEmcost.例2如圖6所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.1T,所用矩形線圈的匝數(shù)N100,邊長(zhǎng)lab0.2m,lbc0.5m,以角速度100rad/s繞OO軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)試求:圖6(1)交變電動(dòng)勢(shì)的峰值;(2)若從線圈平面垂直磁感線時(shí)開始計(jì)時(shí),線圈中瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)表達(dá)式;(3)若從線圈平面平行磁感線時(shí)開始計(jì)時(shí),求線圈在t時(shí)刻的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小答案(1)314V(2)e314sin (100t) V(3)157V解析(1)由題可知:Slablbc0.20.5m20.1m2,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值EmNBS1000.10.1100100V314V.(2)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值eEmsint所以e314sin (100t) V(3)從線圈平面平行磁感線時(shí)開始計(jì)時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為eEmcost,代入數(shù)值得e314cos (100t) V當(dāng)t時(shí),e314cosV157V.三、正弦式交變電流的圖象1注意:開始計(jì)時(shí)時(shí)線圈所處的位置不同,得到的圖象也不同如圖7所示圖72從圖象中可以解讀到以下信息:(1)交變電流的峰值Em、Im和周期T.(2)可確定線圈位于中性面的時(shí)刻以及根據(jù)電流最大找出線圈平行磁感線的時(shí)刻(3)判斷線圈中磁通量最小、最大的時(shí)刻及磁通量變化率最大、最小時(shí)刻(4)分析判斷i、e大小和方向隨時(shí)間的變化規(guī)律例3線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生交流電的圖象如圖8所示,由圖可知()圖8A在A和C時(shí)刻線圈處于中性面位置B在B和D時(shí)刻穿過線圈的磁通量為零C在A時(shí)刻到D時(shí)刻線圈轉(zhuǎn)過的角度為弧度D在A和C時(shí)刻磁通量變化率絕對(duì)值最大答案D解析當(dāng)線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)到位于中性面時(shí),磁通量最大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零,感應(yīng)電流為零,B、D兩時(shí)刻線圈位于中性面;當(dāng)線圈平面與磁感線平行時(shí),磁通量為零、磁通量的變化率最大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,感應(yīng)電流最大,A、C時(shí)刻線圈平面與磁感線平行,D正確;在A時(shí)刻到D時(shí)刻線圈轉(zhuǎn)過的角度為弧度故選D.交變電流的產(chǎn)生及規(guī)律1當(dāng)交流發(fā)電機(jī)的線圈轉(zhuǎn)到線圈平面與中性面重合時(shí),下列說法中正確的是()A電流將改變方向B磁場(chǎng)方向和線圈平面平行C線圈的磁通量最大D線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大答案AC解析當(dāng)線圈平面與中性面重合時(shí),磁通量最大,磁通量的變化率為零,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零,電流將改變方向故選A、C.正弦式交變電流的圖象2一個(gè)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),穿過線圈的磁通量隨時(shí)間變化的圖象如圖9甲所示,則下列說法中正確的是()圖9At0時(shí)刻,線圈平面與中性面垂直Bt0.01s時(shí)刻,的變化率最大Ct0.02s時(shí)刻,交變電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大D該線圈產(chǎn)生的相應(yīng)交變電動(dòng)勢(shì)的圖象如圖乙所示答案B解析由題圖甲可知t0時(shí)刻,線圈的磁通量最大,線圈處于中性面,t0.01s時(shí)刻,磁通量為零,但變化率最大,所以A項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)正確;t0.02s時(shí),交變電動(dòng)勢(shì)應(yīng)為零,C、D項(xiàng)均錯(cuò)誤峰值和瞬時(shí)值問題3交流發(fā)電機(jī)工作時(shí)電動(dòng)勢(shì)為eEmsint,若將發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速提高一倍,同時(shí)將電樞所圍面積減小一半,其他條件不變,則其電動(dòng)勢(shì)變?yōu)?)AeEmsinBe2EmsinCeEmsin2tDesin2t答案C解析本題考查交變電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式eEmsint,而EmnBS,當(dāng)加倍而S減半時(shí),Em不變,故正確答案為C.4有一10匝正方形線框,邊長(zhǎng)為20cm,線框總電阻為1,線框繞OO軸以10rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng),如圖10所示,垂直于線框平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5T問:圖10(1)該線框產(chǎn)生的交變電流電動(dòng)勢(shì)最大值、電流最大值分別是多少?(2)線框從圖示位置轉(zhuǎn)過60時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值是多大?答案(1)6.28V6.28A(2)5.44V解析(1)交變電流電動(dòng)勢(shì)最大值為EmnBS100.50.2210V6.28V,電流最大值為ImA6.28A.(2)線框從圖示位置轉(zhuǎn)過60時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)eEmsin605.44V.- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
- 2.下載的文檔,不會(huì)出現(xiàn)我們的網(wǎng)址水印。
- 3、該文檔所得收入(下載+內(nèi)容+預(yù)覽)歸上傳者、原創(chuàng)作者;如果您是本文檔原作者,請(qǐng)點(diǎn)此認(rèn)領(lǐng)!既往收益都?xì)w您。
下載文檔到電腦,查找使用更方便
9.9 積分
下載 |
- 配套講稿:
如PPT文件的首頁(yè)顯示word圖標(biāo),表示該P(yáng)PT已包含配套word講稿。雙擊word圖標(biāo)可打開word文檔。
- 特殊限制:
部分文檔作品中含有的國(guó)旗、國(guó)徽等圖片,僅作為作品整體效果示例展示,禁止商用。設(shè)計(jì)者僅對(duì)作品中獨(dú)創(chuàng)性部分享有著作權(quán)。
- 關(guān) 鍵 詞:
- 2018版高中物理 第3章 交變電流 3.2 交變電流是怎樣產(chǎn)生的學(xué)案 魯科版選修3-2 2018 高中物理 電流 怎樣 產(chǎn)生 魯科版 選修
鏈接地址:http://appdesigncorp.com/p-4588859.html