山東省青島國開中學高中物理新人教版選修3-2課件：第五章5.1《交變電流》

第一節(jié)交變電流轉子電刷電刷定子【演示1】觀察小燈泡的發(fā)光情況“亮”、“閃”閃:亮:通過燈泡電流大小是變化說明有電流通過燈泡

線框中產生的感應電流強度大小是變化的【演示2】觀察二極管的發(fā)光情況交替發(fā)光通過二極管的電流方向是周期性變化的線框中產生的感應電流方向是變化的G概念:1.交變電流:

大小和方向都隨時間做周期性的變化.

簡稱交流（AC）2.直流電:

方向不隨時間變化的電流（DC）

恒定電流:大小和方向不隨時間變化的電流

觀察下列幾個電流與時間的圖象,判斷哪些是交變電流zxxkit0(2)it0(1)it0(3)i0t(4)i0t(5)（1）（2）（5）問題1.在線圈轉動過程中,哪些邊在切割?a(b)(c)dv5v6acdHFb問題2.這兩條邊是否一直在切割?中性面的概念思考:在這個位置磁通量是多大?電動勢是零此時線圈所在的平面叫做中性面a(b)(c)dv1v2abcdHF問題3.若單匝線框所處位置與中性面垂直,設磁感應強度大小為B,ab邊和cd邊長均為L1,ad邊和bc邊長為L2,線框繞垂直于磁場并且過ad和bc邊中點的軸旋轉,角速度大小為ω.問:ab邊和cd邊切割產生的電動勢分別是多大?acdHFzxxka(b)(c)dv5v6acdHF中性面問題4.整個單匝線框在與中性面垂直位置時產生的感應電動勢是多大?a(b)(c)dv5v6E

=Eab+Ecd=BL1v5+BL1v6=BL1L2ω=Bsω思考:磁通量是多大?acdHF中性面zxxk問題5.若單匝線框從中性面開始轉動,經過一段時間t,在這一時刻整個線框產生的電動勢又是多大?acdHF問題5.若單匝線框從中性面開始轉動,經過一段時間t,在這一時刻整個線框產生的電動勢又是多大?θV3V4acdHF中性面zxxkθV3V4θθV3⊥V3∥V4∥V4⊥acdHFb(θ=ωt)中性面瞬時值瞬時值峰值問題6.若n匝線框從中性面開始轉動,經過一段時間t,在這一時刻整個線框產生的電動勢又是多大?θV3V4acdHFb中性面問題7.若有n匝線框在勻速轉動,整個線框的總電阻為r,外電阻為R,則通過電阻的電流和電阻兩端的電壓分別是多少?θV3V4vui中性面瞬時值瞬時值峰值峰值問題8.前面是用表達式表示交流電的變化規(guī)律,怎樣用圖象表示交流電的變化規(guī)律?cbdaaaaabbbddddccctωtT3T/4T/2T/4O3π/2ππ/22πeEm=nBsωEm作圖時規(guī)定感應電動勢正方向為dcbadcbdaaaaabbbddddccctωtT3T/4T/2T/4O3π/2ππ/22πiImcbdaaaaabbbddddccc作圖時規(guī)定感應電流正方向為dcbad思考：線圈在什么位置電流方向會發(fā)生改變？

小結:

通過以上分析可知：線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉動，可以得到按正弦規(guī)律變化的交變電流,這種交變電流叫做正弦式交變電流,簡稱正弦式電流.

在目前的電力系統(tǒng)中應用的大多是正弦式電流.

【例１】如圖所示，勻強磁場的磁感應強度B=2T，匝數n=6的矩形線圈abcd繞中心軸OO′勻速轉動，角速度ω=200rad/s。已知ab=0.1m，bc=0.2m，（1）感應電動勢的最大值；（2）設時間t=0時線圈平面與磁感線垂直，寫出線圈中感應電動勢的瞬時值表達式；abcdOO/B例２線圈在勻強磁場中勻速轉動，產生交變電流的圖象如圖所示，由圖示可知（）

A、在A和C時刻線圈處于磁通量變化率最大位置

B、在A和C時刻穿過線圈的磁通量為最大

C、在B時刻到D時刻線圈轉過的角度為π弧度

D、若從B時刻到D時刻經過0.01s，則在1s內交變電流的方向改變100次

ACD本節(jié)課小結:2、正弦式交變電流的規(guī)律:(從中性面開始計時)3、中性面的特點：1、交變電流:其中：大小和方向都隨時間做周期性的變化磁通量最大為Φm；

e=0；電流方向改變。回顧解釋【演示1】中小燈泡為什么會閃亮?一個周期中閃亮幾次?tωtT3T/4T/2T/4O3π/2ππ/22πuUmt1t2t3t4U1-U11、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的變化如圖所示。下面說法中正確的（）A．t1時刻通過線圈的磁通量為零B．t2時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大C．t3時刻通過線圈的磁通量變化率的絕對值最大D．每當e轉換方向時，通過線圈的磁通量的絕對值都為最大D鞏固練習：2、如圖，勻強磁場的磁感應強度B=2T，匝數n=6的矩形線圈abcd繞中心軸OO′勻速轉動，轉速n=50r/s。已知ab=0.1m，bc=0.2m，線圈的總電阻R=12Ω，試求：（1）線圈中感應電動勢和感應電流的最大值；（2）當ωt=30°時，線圈中感應電動勢和感應電流的瞬時值各是多大？abcdOO/B思考：若線框從垂直中性面開始計時，在t時刻線圈中的感應電動勢？并畫出圖象。e=nBsωcosωt=EmcosωttωtT3T/4T/2T/4O3π/2ππ/22πeEm類比延伸如圖所示，ABC

是由均勻細導線制成面積為S的等邊三角形線框，它以AC

為轉軸，在磁感應強度為

B

的恒定的勻強磁場中以恒定的角速度ω轉動（俯視為逆時針旋轉）,磁場方向與AC垂直指向紙內．請寫出從這一時間開始計時,感應電動勢隨時間變化的關系式.×××××