山東省泰安一中學(xué)高中物理選修：交變電流ppt課件

1、5.15.1 泰安一中泰安一中 物理組物理組思索：思索：1.在人們的生活和工農(nóng)業(yè)消費(fèi)中常用的是什么樣的電流？2.這種電流與直流電相比具有哪些優(yōu)點(diǎn)?交流電交流電1).交流發(fā)電機(jī)效率高交流發(fā)電機(jī)效率高;2).便于保送，可以用變壓器升壓和降壓便于保送，可以用變壓器升壓和降壓;3).可以用三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)等可以用三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)等.1、直流電流、直流電流(DC) (direct current)方向不隨時(shí)間變化的電流方向不隨時(shí)間變化的電流2、交變電流、交變電流(AC) (alternating current)一、交變電流的概念一、交變電流的概念練習(xí)練習(xí):v1以下圖畫出了以下圖畫出了5種電流隨時(shí)間變化的圖

2、象，這種電流隨時(shí)間變化的圖象，這5個(gè)圖中的電流個(gè)圖中的電流i都隨時(shí)間做周期性變化，其中屬于交都隨時(shí)間做周期性變化，其中屬于交變電流的是：變電流的是：ACE交流發(fā)電機(jī)模型交流發(fā)電機(jī)模型二、交變電流的產(chǎn)生二、交變電流的產(chǎn)生abcdMNNS做一做做一做1 1、線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁、線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)二、交變電流的產(chǎn)生二、交變電流的產(chǎn)生BS最大最大E=0I=0中性面中性面垂直磁場(chǎng)方向的平面叫做中性面。垂直磁場(chǎng)方向的平面叫做中性面。線圈經(jīng)過(guò)中性面時(shí)，線圈經(jīng)過(guò)中性面時(shí)，最大，最大，但線圈中的電動(dòng)勢(shì)為零但線圈中的電動(dòng)勢(shì)為零2 2、過(guò)程分析、過(guò)程分析NSSNNSabc

3、dad判別此位置有沒(méi)有感應(yīng)電流，方向怎樣樣？判別此位置有沒(méi)有感應(yīng)電流，方向怎樣樣？BS=0=0E E最大最大I I最大最大感應(yīng)電流方向感應(yīng)電流方向a到到b線圈與磁場(chǎng)平行時(shí)，線圈與磁場(chǎng)平行時(shí)，最小，最小，但線圈中的電動(dòng)勢(shì)最大但線圈中的電動(dòng)勢(shì)最大(VB)判別此位置有沒(méi)有感應(yīng)電流，方向怎樣樣？判別此位置有沒(méi)有感應(yīng)電流，方向怎樣樣？NSSNBS最大最大E=0 I=0中性面中性面BS=0E、I最大最大感應(yīng)電流方向感應(yīng)電流方向b b到到a aVB線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，多少次經(jīng)過(guò)中性面多少次經(jīng)過(guò)中性面?電流方向改動(dòng)多少次電流方向改動(dòng)多少次?思索與討論思索與討論.a(b)a(b)c(d)c(d)O O以

4、線圈經(jīng)過(guò)中性面開場(chǎng)計(jì)時(shí)，切割邊以線圈經(jīng)過(guò)中性面開場(chǎng)計(jì)時(shí)，切割邊L1，另一邊，另一邊L2,推導(dǎo)恣意時(shí)辰推導(dǎo)恣意時(shí)辰t線線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)演示圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)演示 tvNBLesin2122Lv又tLLNBesin2121LLNBEm令那么有 tEemsine為電動(dòng)勢(shì)在時(shí)辰為電動(dòng)勢(shì)在時(shí)辰t的瞬時(shí)值，的瞬時(shí)值，Em為電動(dòng)勢(shì)的最大值峰值為電動(dòng)勢(shì)的最大值峰值NBS=NBS三、交變電流的變化規(guī)律三、交變電流的變化規(guī)律 tEemsin1、電動(dòng)勢(shì)按正弦規(guī)律變化、電動(dòng)勢(shì)按正弦規(guī)律變化2 2、電流按正弦規(guī)律變化、電流按正弦規(guī)律變化 tIimsin3 3、電壓按正弦規(guī)律變化、電壓按正弦規(guī)律變化 tUumsin 電流

5、電流i i經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)R R時(shí)：時(shí)： .RIUiRumm，成立條件：成立條件：轉(zhuǎn)軸垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)，經(jīng)中性面時(shí)開場(chǎng)計(jì)時(shí)轉(zhuǎn)軸垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)，經(jīng)中性面時(shí)開場(chǎng)計(jì)時(shí)m a xn BSEeoEmT/4T/42T/42T/43T/43T/4T T/2/23/23/222tt tabcdKLABabcdK LABabcdkLABabcdkLABabcdkLAB四、交流電的圖像四、交流電的圖像 四、交流電的圖像四、交流電的圖像 et0Em-Emit0Im-Im(1)(1)正弦交流電正弦交流電(2)(2)示波器中的鋸齒波掃描電壓示波器中的鋸齒波掃描電壓(3)(3)電子計(jì)算機(jī)中的矩形脈沖電子計(jì)算機(jī)中的矩形脈沖(4)(4)激

6、光通訊中的尖脈沖激光通訊中的尖脈沖五、交變電流的種類五、交變電流的種類 、交流電的產(chǎn)生：矩形線圈在勻、交流電的產(chǎn)生：矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速旋強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)，線圈中就產(chǎn)生轉(zhuǎn)時(shí)，線圈中就產(chǎn)生 、交變電流：和、交變電流：和 都隨時(shí)間做都隨時(shí)間做 的電流叫的電流叫做交變電流電壓和電流隨時(shí)間按做交變電流電壓和電流隨時(shí)間按變化的交流電叫正弦交流電變化的交流電叫正弦交流電 課堂練習(xí)課堂練習(xí) 、當(dāng)線圈平面垂直于磁感線時(shí)，、當(dāng)線圈平面垂直于磁感線時(shí)，線圈各邊都不切割磁感線，線圈中沒(méi)線圈各邊都不切割磁感線，線圈中沒(méi)有感應(yīng)電流，這樣的位置叫做有感應(yīng)電流，這樣的位置叫做線

7、圈平面每經(jīng)過(guò)中性面一次，感線圈平面每經(jīng)過(guò)中性面一次，感應(yīng)電流方向就改動(dòng)一次，因此線圈轉(zhuǎn)應(yīng)電流方向就改動(dòng)一次，因此線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流方向改動(dòng)動(dòng)一周，感應(yīng)電流方向改動(dòng)、線圈從中性面開場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度是、線圈從中性面開場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度是，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值是線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值是Em，那么，那么在任一時(shí)辰在任一時(shí)辰t感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值e為為假設(shè)電路總電阻為，那么感應(yīng)電流假設(shè)電路總電阻為，那么感應(yīng)電流的瞬時(shí)值為的瞬時(shí)值為 0Em -Emt六、交流發(fā)電機(jī)六、交流發(fā)電機(jī)1、組成：用來(lái)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的線圈叫電樞、組成：用來(lái)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的線圈叫電樞 用來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁極用來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)

8、的磁極 2、種類、種類 旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī) 旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的部分叫轉(zhuǎn)子，不動(dòng)的部分叫定子動(dòng)的部分叫轉(zhuǎn)子，不動(dòng)的部分叫定子、交流發(fā)電機(jī)有兩種，即、交流發(fā)電機(jī)有兩種，即、 其中轉(zhuǎn)動(dòng)的部分叫其中轉(zhuǎn)動(dòng)的部分叫，不動(dòng)的部分叫發(fā)電機(jī)，不動(dòng)的部分叫發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子是由、或轉(zhuǎn)子是由、或其它動(dòng)力機(jī)帶動(dòng)其它動(dòng)力機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)磁極式旋轉(zhuǎn)磁極式旋轉(zhuǎn)電樞式旋轉(zhuǎn)電樞式轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子定子定子水輪機(jī)水輪機(jī)蒸汽輪機(jī)蒸汽輪機(jī)6、一矩形線圈、一矩形線圈,繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)并位于線繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)并位于線圈平面的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)圈平面的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng),線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)隨時(shí)間間t的變化如下圖的變化如

9、下圖,下面說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是下面說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是A.t1時(shí)辰經(jīng)過(guò)線圈的磁通量為零時(shí)辰經(jīng)過(guò)線圈的磁通量為零B.t2時(shí)辰經(jīng)過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值最大時(shí)辰經(jīng)過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值最大C.t3時(shí)辰經(jīng)過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值最大時(shí)辰經(jīng)過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值最大D.每當(dāng)每當(dāng)e變換方向時(shí)，經(jīng)過(guò)線圈的磁通量絕變換方向時(shí)，經(jīng)過(guò)線圈的磁通量絕對(duì)值最小對(duì)值最小et0t1 t2t3 t4Em-EmC1 1、知道交變電流定義、知道交變電流定義ACAC：大小和方向都隨時(shí)間作周期性變化：大小和方向都隨時(shí)間作周期性變化的電流。方向不隨時(shí)間變化的電流為直流電的電流。方向不隨時(shí)間變化的電流為直流電DCDC。辨析電流圖。辨析電流圖

10、。3 3、推導(dǎo)和了解交變電流的變化規(guī)律：重難點(diǎn)、推導(dǎo)和了解交變電流的變化規(guī)律：重難點(diǎn)1 1方向變化規(guī)律方向變化規(guī)律-線圈平面每經(jīng)過(guò)中性面一次，感應(yīng)電流線圈平面每經(jīng)過(guò)中性面一次，感應(yīng)電流的方向就改動(dòng)一次；線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流的方向改動(dòng)兩次。的方向就改動(dòng)一次；線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流的方向改動(dòng)兩次。 最大，最大，/t =0t =0最小，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小最小，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小E=0E=02大小變化規(guī)律大小變化規(guī)律-按正弦規(guī)律變化：能畫出瞬時(shí)線速度分按正弦規(guī)律變化：能畫出瞬時(shí)線速度分解圖解圖 e=Emsint Em=NBS叫電動(dòng)勢(shì)的最大值峰值叫電動(dòng)勢(shì)的最大值峰值 i=Imsint Im=Em/R+r 叫電

11、流的最大值峰值叫電流的最大值峰值 u=Umsint Um=ImR 叫電壓的最大值峰值叫電壓的最大值峰值 5.1交變電流交變電流 小結(jié)小結(jié)2 2、了解交變電流產(chǎn)生的過(guò)程：線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)、了解交變電流產(chǎn)生的過(guò)程：線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生正弦式交變電流。能畫出四幅過(guò)程圖。的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生正弦式交變電流。能畫出四幅過(guò)程圖。 垂直磁場(chǎng)方向的平面叫做中性面。垂直磁場(chǎng)方向的平面叫做中性面。 重點(diǎn)重點(diǎn).RIUiRumm，電流經(jīng)過(guò)電流經(jīng)過(guò)R時(shí)：時(shí)：1在如下圖的幾種電流隨時(shí)間變化的圖線中，屬于交變?cè)谌缦聢D的幾種電流隨時(shí)間變化的圖線中，屬于交變電流的是電流的是 ，屬于正弦交變電流的

12、是，屬于正弦交變電流的是 。tiABCDA B DA三、課堂練習(xí)三、課堂練習(xí)2 一矩形線圈繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(shì)隨時(shí)間的變化規(guī)律如下圖，下面說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是( )： T1時(shí)辰經(jīng)過(guò)線圈的磁通量為零；時(shí)辰經(jīng)過(guò)線圈的磁通量為零； T2時(shí)辰經(jīng)過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值最大；時(shí)辰經(jīng)過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值最大； T3時(shí)辰經(jīng)過(guò)線圈的磁通量變化率的絕對(duì)值時(shí)辰經(jīng)過(guò)線圈的磁通量變化率的絕對(duì)值最大；最大； 每當(dāng)每當(dāng)e變換方向時(shí)，經(jīng)過(guò)線圈的磁通量的絕變換方向時(shí)，經(jīng)過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值都為最大。對(duì)值都為最大。 答案： D3. 3. 矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)線圈矩形線圈在

13、勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)線圈abab邊長(zhǎng)為邊長(zhǎng)為20cm20cm，adad邊長(zhǎng)為邊長(zhǎng)為10cm10cm，磁感應(yīng)強(qiáng)度，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B=0.01TB=0.01T，線圈的轉(zhuǎn)速，線圈的轉(zhuǎn)速n=50r/sn=50r/s，求：電動(dòng)勢(shì)，求：電動(dòng)勢(shì)的最大值及對(duì)應(yīng)的線圈位置。的最大值及對(duì)應(yīng)的線圈位置。0.0628V 0.0628V 線圈平面與磁場(chǎng)方向平行。線圈平面與磁場(chǎng)方向平行。 4. 4. 如下圖：匝數(shù)為如下圖：匝數(shù)為NN、面積為、面積為S S的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B B中勻中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為，求線圈，求線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)180180度時(shí)間內(nèi)度時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電

14、動(dòng)勢(shì)。的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。. .E平均=S2N B /練習(xí) 6、 一臺(tái)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的按正弦規(guī)律變化的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為311V，線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度100rad/s。 1寫出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式。 2假設(shè)該發(fā)電機(jī)只與含電阻的負(fù)載組成閉合電路，電路的 總電阻為100，試寫出經(jīng)過(guò)負(fù)載的電流強(qiáng)度的瞬時(shí)表達(dá)式，在t=1/120s時(shí)電流強(qiáng)度的瞬時(shí)值為多少？3線圈從中性面轉(zhuǎn)過(guò)線圈從中性面轉(zhuǎn)過(guò)180度的過(guò)程中，電動(dòng)勢(shì)的最大值、平均度的過(guò)程中，電動(dòng)勢(shì)的最大值、平均值分別是多少？值分別是多少？4轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中磁通量的變化率最大值是多少？轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中磁通量的變化率最大值是多少？答案答案1e=311Sin100t 2I=3.11Sin100*1/120=3.11*1/2=1.55A3E m=311V E=N/t=2NBS/198V4/t=311/NWb/s(甲) (乙)(丙)(丁)E I ，電流方向：