人教版高中物理(選修3-2)第五章第一節(jié)5.1交變電流課件(共28張PPT)

1、三峽水電站三峽水電站交交 變變 電電 流流 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)生發(fā)發(fā) 電電 機(jī)機(jī)學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、知道什么是交變電流、知道什么是交變電流2、理解交變電流產(chǎn)生原理、理解交變電流產(chǎn)生原理3、知道交變電流的變化規(guī)律、知道交變電流的變化規(guī)律一、交變電流一、交變電流1、直直流電流電流流(DC)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、交交變電變電流流(AC)1 1下列表示交變電流的有（下列表示交變電流的有（ ）i ii it tt ti it t(A)(B)(C)(D)0000t t(E)0teu根據(jù)交變電流的定義分析，是否屬于交變電流根據(jù)交變電流

2、的定義分析，是否屬于交變電流關(guān)鍵是看關(guān)鍵是看電流方向是否發(fā)生變化電流方向是否發(fā)生變化，而不是看大小，而不是看大小二、交變電流的產(chǎn)生二、交變電流的產(chǎn)生初識(shí)交變電流初識(shí)交變電流交流發(fā)電機(jī)模型交流發(fā)電機(jī)模型二、正弦交變電流的產(chǎn)生二、正弦交變電流的產(chǎn)生1 1、發(fā)電機(jī)的基本構(gòu)造、發(fā)電機(jī)的基本構(gòu)造線圈線圈磁極磁極 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)線圈時(shí)，電流計(jì)指針在左右實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)線圈時(shí)，電流計(jì)指針在左右搖動(dòng)，線圈每轉(zhuǎn)一周，指針左右擺動(dòng)一次搖動(dòng)，線圈每轉(zhuǎn)一周，指針左右擺動(dòng)一次矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸轉(zhuǎn)動(dòng)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸轉(zhuǎn)動(dòng)二、交變電流的產(chǎn)生二、交變電流的產(chǎn)生eoEmT/4T/42T

3、/42T/43T/43T/4T T/2/23 3/2/22 2tt t 二、交變電流的產(chǎn)生二、交變電流的產(chǎn)生交變電流產(chǎn)生條件：線圈在磁場(chǎng)中繞垂交變電流產(chǎn)生條件：線圈在磁場(chǎng)中繞垂 直于磁場(chǎng)的軸轉(zhuǎn)動(dòng)直于磁場(chǎng)的軸轉(zhuǎn)動(dòng)BS最大最大 E=0=0I=0=0中性面中性面垂直磁場(chǎng)方向的平面叫做垂直磁場(chǎng)方向的平面叫做中性面。中性面。線圈經(jīng)過線圈經(jīng)過中性面中性面時(shí)，時(shí)，最大最大，但線圈，但線圈中的中的電動(dòng)勢(shì)為零電動(dòng)勢(shì)為零/ A(B)D(C)過程分析過程分析將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖t=0=0BS=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B到到A線圈與磁場(chǎng)平行時(shí)，線圈與磁場(chǎng)平行時(shí)，

4、最小最小，但線圈，但線圈中的中的電動(dòng)勢(shì)最大電動(dòng)勢(shì)最大 (VB)A(B)D(C)t最大最大D(C)A(B)BBS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C到到D/ VBD(C)A(B)B線圈平面與磁感線垂直的位置線圈平面與磁感線垂直的位置（1 1）線圈經(jīng)過）線圈經(jīng)過中性面中性面時(shí)，穿過線圈的時(shí)，穿過線圈的磁通量最磁通量最大大，但磁通量的變化率為零，線圈中的，但磁通量的變化率為零，線圈中的電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)為零為零（3 3）線圈經(jīng)過中性面時(shí)，電流將改變方向，線圈）線圈經(jīng)過中性面時(shí)，電流將改變方向，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)一周一周，兩次兩次經(jīng)過中性面，電流方向改變經(jīng)過中性面，電

5、流方向改變兩次兩次（2）線圈經(jīng)過垂直中性面時(shí)，穿過線圈的線圈經(jīng)過垂直中性面時(shí)，穿過線圈的磁通磁通量為零量為零，但磁通量的變化率最大，線圈中的，但磁通量的變化率最大，線圈中的電電動(dòng)勢(shì)為最大。動(dòng)勢(shì)為最大。中性面中性面題型題型1對(duì)交變電流產(chǎn)生過程的理解對(duì)交變電流產(chǎn)生過程的理解4線圈線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生交，產(chǎn)生交流電的圖象如圖所示，由圖可知流電的圖象如圖所示，由圖可知()A在在A、C時(shí)刻線圈處于中性面位置時(shí)刻線圈處于中性面位置B在在B、D時(shí)刻穿過線圈的磁通量為零時(shí)刻穿過線圈的磁通量為零C在在A時(shí)刻到時(shí)刻到D時(shí)刻線圈轉(zhuǎn)過的角度為時(shí)刻線圈轉(zhuǎn)過的角度為D若從若從0時(shí)刻到時(shí)刻到D

6、時(shí)刻經(jīng)過時(shí)刻經(jīng)過0.02s，則在，則在1s內(nèi)交變電流的方向改變內(nèi)交變電流的方向改變100次次中性中性面時(shí)面時(shí)磁通量最大磁通量最大 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零 感應(yīng)電流為零感應(yīng)電流為零 中中性性面面的的垂垂面面磁通量為零磁通量為零 磁通量的變化率最大磁通量的變化率最大 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 感應(yīng)電流最大感應(yīng)電流最大 T T0.02s0.02s，則在，則在1s1s內(nèi)交變電流內(nèi)交變電流的方向改變的方向改變1 1/ /0 0. .02022 2100100次次一一只矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中只矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的軸繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)，穿過線圈的磁通量隨時(shí)，穿過線圈的

7、磁通量隨時(shí)間變化的圖象如圖甲所示，間變化的圖象如圖甲所示，則下列說法中正確的是則下列說法中正確的是()At0時(shí)刻，線圈平面與時(shí)刻，線圈平面與中性面垂直中性面垂直Bt0.01 s時(shí)刻，時(shí)刻，的變化的變化率最大率最大Ct0.02 s時(shí)刻，交變電動(dòng)時(shí)刻，交變電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大勢(shì)達(dá)到最大D該線圈產(chǎn)生的相應(yīng)交變?cè)摼€圈產(chǎn)生的相應(yīng)交變電動(dòng)勢(shì)的圖象如圖乙所示電動(dòng)勢(shì)的圖象如圖乙所示磁通量磁通量最大處于最大處于中性面中性面 磁通量為磁通量為零變化零變化率最大率最大 處于處于中性面磁通量最大中性面磁通量最大變化變化率為率為零電動(dòng)勢(shì)零電動(dòng)勢(shì)為零為零2 2原理簡圖原理簡圖截面圖截面圖 推導(dǎo)推導(dǎo)經(jīng)過經(jīng)過時(shí)間時(shí)間t,線框切線框

8、切割磁感線時(shí)割磁感線時(shí)產(chǎn)產(chǎn)生的生的電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)？(設(shè)從中性面開設(shè)從中性面開始轉(zhuǎn)動(dòng)，始轉(zhuǎn)動(dòng)，角速角速度為度為，邊長，邊長加下標(biāo)表示）加下標(biāo)表示）三、三、交變電流的變化規(guī)律交變電流的變化規(guī)律 則有則有 e e為電動(dòng)勢(shì)在時(shí)刻為電動(dòng)勢(shì)在時(shí)刻t t的瞬時(shí)值，的瞬時(shí)值，E Em m為電動(dòng)勢(shì)的最大值（峰值）為電動(dòng)勢(shì)的最大值（峰值）三、三、交變電流的變化規(guī)律交變電流的變化規(guī)律 以線圈經(jīng)過以線圈經(jīng)過中性面開始計(jì)時(shí)中性面開始計(jì)時(shí)，在時(shí)刻，在時(shí)刻t t線圈中的感應(yīng)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（電動(dòng)勢(shì)（abab和和cdcd邊切割磁感線邊切割磁感線, ,abab和和cdcd為為L L1 1,bc,bc和和adad為為L L2 2

9、）tNBStLLNBesinsin21NBSEm令tvNBLesin2122LvtEemsint特別提醒：特別提醒：(1) 瞬時(shí)值瞬時(shí)值表達(dá)式與開始計(jì)時(shí)的位置有關(guān)表達(dá)式與開始計(jì)時(shí)的位置有關(guān) 若線圈從中性面開始計(jì)時(shí)，若線圈從中性面開始計(jì)時(shí)，eEmsint. 若線圈從位于與中性面垂直的位置開始計(jì)若線圈從位于與中性面垂直的位置開始計(jì)時(shí)，時(shí)，eEmcost.(2) 峰值峰值與開始計(jì)時(shí)的位置及線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間與開始計(jì)時(shí)的位置及線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間無關(guān)，與線圈形狀無關(guān)，與轉(zhuǎn)軸的位置無關(guān)無關(guān)，與線圈形狀無關(guān)，與轉(zhuǎn)軸的位置無關(guān) wtEwtNBSwemsinsin瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)電流瞬時(shí)電流wtIwtRNBSw

10、imsinsin總你能根據(jù)公式作出電流隨時(shí)間變化的圖象嗎？你能根據(jù)公式作出電流隨時(shí)間變化的圖象嗎？三、三、交變電流的變化規(guī)律交變電流的變化規(guī)律 成立條件成立條件：轉(zhuǎn)軸垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)，經(jīng)轉(zhuǎn)軸垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)，經(jīng)中性面中性面時(shí)開始計(jì)時(shí)時(shí)開始計(jì)時(shí)et0Em-Emit0 0Im-Im四、交流電的圖像四、交流電的圖像 e=Emsint (從中性面開始計(jì)時(shí)從中性面開始計(jì)時(shí))四、交變電流的圖象四、交變電流的圖象(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)激光通信中的尖脈沖激光通信中的尖脈沖msineEt1、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 msiniIt3 3、電壓按正弦規(guī)律變化、電壓按正弦規(guī)律變化 msinuUt 電流電流i通過通過R時(shí)：時(shí)： mm.uiRUIR，m a xn BSE三、交變電流的變化規(guī)律三