交變電流第一節(jié)

1、交變電流第一節(jié)第1頁，共54頁，2022年，5月20日，8點53分，星期日第2頁，共54頁，2022年，5月20日，8點53分，星期日知識導航本章研究的交變電流知識，有著廣泛的應用，與生產(chǎn)和生活實際有著密切的聯(lián)系交變電流的產(chǎn)生及其描述方法，交變電流的基本規(guī)律及其應用變壓器、電能的輸送等知識是前面所學知識的具體應用，有綜合性，又能廣泛聯(lián)系實際，對于開闊思路、提高思維能力是非常有益的第3頁，共54頁，2022年，5月20日，8點53分，星期日交變電流的變化規(guī)律和描述交變電流特征的物理量是交變電流的基本知識，是這一部分的核心內容交變電流的產(chǎn)生是根據(jù)電磁感應知識引伸而來，起了承前啟后的作用變壓器是對交

2、變電流知識和前面知識的擴展和應用，又為后續(xù)將要學習的電磁振蕩和電磁波等知識奠定了重要的基礎第4頁，共54頁，2022年，5月20日，8點53分，星期日本章可分為三個單元：第一單元(第1、2節(jié))講授交流電的產(chǎn)生和變化規(guī)律；講授表征交變電流的物理量第二單元(第3節(jié))講授電感和電容對交變電流的影響第三單元(第4、5節(jié))講授變壓器的工作原理和遠距離輸電本章的重點是交變電流的產(chǎn)生、變化規(guī)律和變壓器的工作原理，難點是正弦交流電的描述及變壓器的實際應用第5頁，共54頁，2022年，5月20日，8點53分，星期日學法指導為了學好本章知識，首先要聯(lián)系前面所學的電磁感應的有關知識，理解交流電的產(chǎn)生和變化規(guī)律其次要

3、比較交流電與直流電通過電阻、電感、電容器等元件所表現(xiàn)出來的性質和特點最后要聯(lián)系生產(chǎn)生活實際，聯(lián)系現(xiàn)代科技成果，輸電工程屬于知識密集型工程，在學習的過程中，要注意理論聯(lián)系實際，要善于知識的遷移、綜合和應用第6頁，共54頁，2022年，5月20日，8點53分，星期日考綱須知考點內容要求1.交變電流、交變電流的圖象2.正弦交變電流的函數(shù)表達式、峰值和有效值3.理想變壓器4.遠距離輸電第7頁，共54頁，2022年，5月20日，8點53分，星期日第8頁，共54頁，2022年，5月20日，8點53分，星期日第9頁，共54頁，2022年，5月20日，8點53分，星期日知道什么是交變電流掌握交變電流的產(chǎn)生及變

4、化規(guī)律理解正弦交流電的圖象及表達式第10頁，共54頁，2022年，5月20日，8點53分，星期日第11頁，共54頁，2022年，5月20日，8點53分，星期日我們的日常生活離不開電，城市的燈火輝煌、工廠里的機器轟鳴，一切都離不開電(如圖所示是實驗室手搖發(fā)電機)長江三峽水力發(fā)電站已投入生產(chǎn)，各地火力發(fā)電廠比比皆是，它們的共同之處就是生產(chǎn)和輸送的大多都是交變電流什么是交變電流？與直流電流有什么不同？它又是如何產(chǎn)生的呢？第12頁，共54頁，2022年，5月20日，8點53分，星期日第13頁，共54頁，2022年，5月20日，8點53分，星期日1大小和方向都_，這樣的電流叫做交變電流，例如家庭電路中的

5、電流2下圖是交流發(fā)電機的示意圖為了觀察清楚，圖中只畫出了一匝線圈，它的ab邊連在金屬滑環(huán)K上，cd邊連在滑環(huán)L上；兩個滑環(huán)通過金屬片做的電刷A、B和外電路相連線圈沿逆時針方向轉動我們觀察ab這段導線根據(jù)右手定則可以判斷，當線圈轉到圖乙的位置時，電流_流動，而當線圈轉到圖丁的位置時，則_流動；在圖丙和圖戊的位置，因為_，電路中沒有感應電流線圈在不斷轉動，電路中電流的方向也就_交變電流就是這樣產(chǎn)生的第14頁，共54頁，2022年，5月20日，8點53分，星期日第15頁，共54頁，2022年，5月20日，8點53分，星期日3對正弦式交變電流，線圈的電動勢瞬時值表達式e_；用電器兩端的電壓瞬時值表達式

6、u_；流過用電器的電流瞬時值表達式i_.答案：1.隨時間做周期性變化的電流2由a向b；由b向a；導線ab的運動方向和磁感線平行；不斷改變3Emsint；Umsint；Imsint第16頁，共54頁，2022年，5月20日，8點53分，星期日第17頁，共54頁，2022年，5月20日，8點53分，星期日(1)交變電流：大小和方向都隨時間做周期性變化的電流，叫做交變電流，簡稱交流(AC)說明：方向不變的電流叫直流電(DC)大小不變方向改變的電流也是交變電流第18頁，共54頁，2022年，5月20日，8點53分，星期日如下圖所示圖象中屬于交流電的有 ()答案：ABC解析：圖A、B、C中e的方向均發(fā)生

7、了變化，故它們屬于交流電正確答案為A、B、C.第19頁，共54頁，2022年，5月20日，8點53分，星期日點評：判斷電流為交變電流還是直流電就看方向是否變化如D選項，盡管大小隨時間變化的圖象與A相似，但因其方向不變，仍是直流電.第20頁，共54頁，2022年，5月20日，8點53分，星期日(1)按正弦規(guī)律變化的交變電流叫做正弦式交變電流，簡稱正弦式電流，是一種最簡單又是最基本的交變電流(2)產(chǎn)生原理：線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉動時，線圈中就會產(chǎn)生大小和方向均隨時間作周期性變化的電動勢，即交變電動勢，如圖所示第21頁，共54頁，2022年，5月20日，8點53分，星期日(3)中

8、性面：當線圈轉動到其平面與磁感線垂直的位置時，線圈所在的平面叫做中性面線圈位于中性面時，線圈中的各個邊均不切割磁感線，穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零，感應電動勢、感應電流的瞬時值均為零線圈每次通過中性面時，其內部的電流方向就要發(fā)生改變線圈轉動一周經(jīng)過中性面兩次，感應電流的方向改變兩次第22頁，共54頁，2022年，5月20日，8點53分，星期日(4)我國工農業(yè)生產(chǎn)及生活使用的交變電流(即市電)都是正弦式電流第23頁，共54頁，2022年，5月20日，8點53分，星期日特別提醒：（1）在線圈轉動過程中，磁通量最大時，磁通量變化率恰好為零；磁通量為零時，磁通量變化率恰好最大.（2）感應電

9、動勢的大小由磁通量變化率決定，與磁通量的大小沒有直接關系.第24頁，共54頁，2022年，5月20日，8點53分，星期日下圖中哪些情況線圈中產(chǎn)生了交流電 ()第25頁，共54頁，2022年，5月20日，8點53分，星期日答案：BCD解析：緊扣正弦交流電產(chǎn)生的條件可知，軸必須垂直于磁感線，但對線圈的形狀沒有特別要求.第26頁，共54頁，2022年，5月20日，8點53分，星期日(1)函數(shù)形式：電動勢瞬時值eEmsint；電壓的瞬時值uUmsint；電流的瞬時值iImsint；(2)圖象形式：用正弦(或余弦)曲線表示交變電流隨時間的變化規(guī)律，如下圖所示第27頁，共54頁，2022年，5月20日，8

10、點53分，星期日(3)特點分析：第28頁，共54頁，2022年，5月20日，8點53分，星期日線圈轉動過程中的平均電動勢如何求？答案：線圈在轉動過程中某一段時間內或從一個位置到另一個位置的過程中所產(chǎn)生的電動勢，稱為平均電動勢，它不等于始、末兩時刻瞬時值的平均值，必須用法拉第電磁感應定律計算，即 同理，計算交變電流在某段時間內通過導體橫截面的電荷量，也必須用平均值，即 第29頁，共54頁，2022年，5月20日，8點53分，星期日第30頁，共54頁，2022年，5月20日，8點53分，星期日 如圖所示，虛線OO的左邊存在著方向垂直于紙面向里的勻強磁場，右邊沒有磁場單匝矩形線圈abcd的對稱軸恰與

11、磁場右邊界重合，線圈平面與磁場垂直線圈沿圖示方向繞OO軸以角速度勻速轉動(即ab邊先向紙外、cd邊先向紙里轉動)，規(guī)定沿abcda方向為感應電流的正方向若從圖示位置開始計時，下列四個圖象中能正確表示線圈內感應電流i隨時間t變化規(guī)律的是()第31頁，共54頁，2022年，5月20日，8點53分，星期日第32頁，共54頁，2022年，5月20日，8點53分，星期日解析： ab一側的線框在磁場中繞OO轉動產(chǎn)生正弦交變電流，由楞次定律得電流方向為dcba且越來越大； ，ab一側線框在磁場外，而dc一側線框又進入磁場，產(chǎn)生交變電流，電流方向為dcba且越來越小，以此類推，可知it圖象為B.答案：B 第3

12、3頁，共54頁，2022年，5月20日，8點53分，星期日如圖所示，一面積為S的單匝矩形線圈處于有界磁場中，能使線圈中產(chǎn)生交變電流的是 ()第34頁，共54頁，2022年，5月20日，8點53分，星期日A將線圈水平向右勻速拉出磁場B使線圈以OO為軸勻速轉動C使線圈以ab為軸勻速轉動D磁場以BB0sint規(guī)律變化答案：BCD解析：將線圈向右拉出磁場時，線圈中電流方向不變，A錯，B、C兩種情況下產(chǎn)生交變電流，只是在C情況下當線圈全部位于磁場外的一段時間內線圈內沒有電流，由法拉第電磁感應定律可知D種情況下產(chǎn)生按余弦規(guī)律變化的電流，B、C、D對.第35頁，共54頁，2022年，5月20日，8點53分，

13、星期日 如下圖(a)所示，“匚”形金屬導軌水平放置，導軌上跨接一金屬棒ab，與導軌構成閉合回路，并能在導軌上自由滑動在導軌左側與ab平行放置的導線cd中通以下圖(b)所示的交變電流，規(guī)定電流方向自c向d為正，則ab棒受到向左的安培力的時間是 ()第36頁，共54頁，2022年，5月20日，8點53分，星期日A0t1Bt1t2Ct2t3 Dt3t4解析：0t1時間內，電流i由cd且逐漸增大，由安培定則及楞次定律可判定：閉合回路中的磁場方向垂直紙面向里，金屬棒ab中的電流方向由ab，再由左手定則可判定，此時ab棒所受安培力向左選項A正確同理可判斷出t1t2時間內，t3t4時間內ab棒所受安培力向右

14、，t2t3時間內ab棒所受安培力向左答案：AC第37頁，共54頁，2022年，5月20日，8點53分，星期日點評：本題是安培定則、楞次定律及左手定則與交流電變化規(guī)律的綜合判斷題分析時從cd中電流的變化規(guī)律出發(fā)，對各時間段內的電流變化引起的磁通量變化、感應電流的產(chǎn)生、電流在磁場中的受力方向逐一做出判斷第38頁，共54頁，2022年，5月20日，8點53分，星期日(2010南京六中高二期中)一矩形線圈，繞垂直于勻強磁場并位于線圈平面內的固定軸轉動，線圈中的感應電動勢e隨時間t變化如圖所示，下面說法正確的是 ()第39頁，共54頁，2022年，5月20日，8點53分，星期日At1時刻通過線圈的磁通量

15、為零Bt2時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大Ct3時刻通過線圈的磁通量變化率的絕對值最大D每當e變換方向時，通過線圈的磁通量絕對值都為最大第40頁，共54頁，2022年，5月20日，8點53分，星期日答案：D解析：t1、t3時刻線圈中的感應電動勢e0，故為線圈通過中性面的時刻，此時線圈的磁通量應為最大，磁通量的變化率為零故A、C不正確t2時刻eEm，應為線圈平面轉至與磁感線平行時刻，磁通量為零，磁通量的變化率最大，B也不正確每當e變換方向時，也就是線圈通過中性面的時刻，通過線圈的磁通量絕對值最大，D正確.第41頁，共54頁，2022年，5月20日，8點53分，星期日如圖所示，勻強磁場B0.1T，

16、所用矩形線圈的匝數(shù)N100，邊長ab0.2m，bc0.5m，以角速度100rad/s繞OO軸勻速轉動當線圈平面通過中性面時開始計時，試求：第42頁，共54頁，2022年，5月20日，8點53分，星期日(1)線圈中感應電動勢的大小解析：(1)解法一：線圈經(jīng)過時間t轉過角度t，這時bc和da邊不切割磁感線，ab和cd邊切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢eabecdNBabvsint第43頁，共54頁，2022年，5月20日，8點53分，星期日第44頁，共54頁，2022年，5月20日，8點53分，星期日答案：(1)e314sin100tV(2)200V點評：解決此類題目首先要搞清正弦式電流產(chǎn)生的原理，其次要

17、搞清題意：第(1)問沒有給出時間，即要求寫出感應電動勢隨時間t變化的函數(shù)關系；第(2)問要理解平均電動勢既不是最大電動勢值的一半，也不是等于歷時一半時間的瞬時電動勢，必須由法拉第電磁感應定律求解第45頁，共54頁，2022年，5月20日，8點53分，星期日有一10匝正方形線框，邊長為20cm，線框總電阻為1，線框繞OO軸以10rad/s的角速度勻速轉動，如圖所示垂直于線框平面向里的勻強磁場的磁感應強度為0.5T.問：第46頁，共54頁，2022年，5月20日，8點53分，星期日(1)該線框產(chǎn)生的交變電流電動勢最大值、電流最大值分別是多少？(2)線框從圖示位置轉過60時，感應電動勢的瞬時值是多大

18、？(3)寫出感應電動勢隨時間變化的表達式第47頁，共54頁，2022年，5月20日，8點53分，星期日解析：(1)交變電流電動勢最大值為EmnBS100.50.2210V6.28V，電流的最大值為ImEm/R6.28/1A6.28A.(2)線框轉過60時，感應電動勢EEmsin605.44V.(3)由于線框轉動是從中性面開始計時的，所以瞬時值表達式為eEmsint6.28sin10tV.第48頁，共54頁，2022年，5月20日，8點53分，星期日磁鐵在電器中有廣泛的應用，如發(fā)電機，如圖所示，已知一臺單相發(fā)電機轉子導線框共有N匝，線框長為L1，寬為L2，轉子的轉動角速度為，磁極間的磁感應強度為B.導出發(fā)電機的瞬時電動勢E的表達式現(xiàn)在知道有一種強永磁材料釹鐵硼，用它制成發(fā)電