交變電流課件高二上學(xué)期物理人教版選擇性必修二冊

問題？用示波器或電壓傳感器先觀察電池供給的電壓的波形，再觀察學(xué)生電源交流擋供給的電壓的波形。這兩種波形各有什么特點(diǎn)？在顯示屏上顯示的電壓（或電流）隨時間變化的圖像，在電工技術(shù)和電子技術(shù)中常常叫作波形圖。觀察實驗：直流、交流電波形圖的特點(diǎn)實驗視頻：直流電實驗視頻：交流電直流：電源的電動勢不隨時間變化，電路中的電流、電壓也不隨時間變化。交流：電流、電壓大小和方向也隨時間做周期性變化，這樣的電流叫作交變電流交變電流經(jīng)過電子電路的處理，也能變成直流一、交變電流觀察并判斷此發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的是交流還是直流把兩個發(fā)光顏色不同的發(fā)光二極管并聯(lián)，注意使兩者正、負(fù)極的方向不同，然后連接到教學(xué)用發(fā)電機(jī)的兩端。轉(zhuǎn)動手柄，兩個磁極之間的線圈隨著轉(zhuǎn)動。觀察發(fā)光二極管的發(fā)光情況。實驗現(xiàn)象說明了什么？觀察實驗視頻觀察并判斷此發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的是交流還是直流把兩個發(fā)光顏色不同的發(fā)光二極管并聯(lián)，注意使兩者正、負(fù)極的方向不同，然后連接到教學(xué)用發(fā)電機(jī)的兩端。轉(zhuǎn)動手柄，兩個磁極之間的線圈隨著轉(zhuǎn)動。觀察發(fā)光二極管的發(fā)光情況。實驗現(xiàn)象說明了什么？現(xiàn)象：兩個發(fā)光二極管交替閃爍結(jié)論：教學(xué)用發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電流，大小和方向都在不斷地變化，是一種交變電流。利用學(xué)過的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，試著分析交變電流是如何產(chǎn)生的呢？

以上是交流發(fā)電機(jī)的示意圖。裝置中兩磁極之間產(chǎn)生的磁場可近似為勻強(qiáng)磁場，為了便于觀察，圖中只畫出了其中的一匝線圈。線圈AB邊連在金屬滑環(huán)K上，CD邊連在滑環(huán)L上；導(dǎo)體做的兩個電刷E、F分別壓在兩個滑環(huán)上，線圈在轉(zhuǎn)動時可以通過滑環(huán)和電刷保持與外電路的連接。二、交變電流的產(chǎn)生假定線圈沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動。我們考慮下面幾個問題。1.在線圈轉(zhuǎn)動過程中，有哪些邊切割磁感線？2.在線圈由甲圖轉(zhuǎn)到乙圖所示位置的過程中，AB邊中電流向哪個方向流動？3.在線圈由丙圖轉(zhuǎn)到丁圖所示位置的過程中，AB邊中電流向哪個方向流動？二、交變電流的產(chǎn)生1.在線圈轉(zhuǎn)動過程中，有哪些邊切割磁感線？中性面：與磁場方向垂直的平面，如圖甲，線圈在中性面時，磁通量最大二、交變電流的產(chǎn)生AB、CD邊2.在線圈由甲圖轉(zhuǎn)到乙圖所示位置的過程中，AB邊中電流向哪個方向流動？怎么判斷？B到A二、交變電流的產(chǎn)生楞次定律（右手定則）3.在線圈由丙圖轉(zhuǎn)到丁圖所示位置的過程中，AB邊中電流向哪個方向流動？A到B圖丙處在中性面二、交變電流的產(chǎn)生因為AB邊或CD邊運(yùn)動時，垂直于磁感線方向的速度不斷變化，所以感應(yīng)電動勢也在變化，感應(yīng)電流同時發(fā)生變化。假設(shè)電流從E經(jīng)過負(fù)載流向F的方向記為正，反之為負(fù)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，在橫坐標(biāo)軸上標(biāo)出線圈到達(dá)甲、乙、丙、丁幾個位置時對應(yīng)的時刻大致畫出感應(yīng)電流隨時間變化的曲線。①當(dāng)線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動時會產(chǎn)生交變電流二、交變電流的產(chǎn)生結(jié)論②線圈每次經(jīng)過中性面，電流方向就改變一次。一個周期電流方向改變兩次③線圈在中性面上時，穿過線圈的磁通量最大，感應(yīng)電流最小下列各情況中，線圈都以角速度ω繞，圖中的轉(zhuǎn)動軸勻速轉(zhuǎn)動，能產(chǎn)生交變電流的是哪些？請簡述理由。想一想試著利用所學(xué)過的法拉第電磁感應(yīng)定律來描述交變電流的變化規(guī)律學(xué)到了：二、交變電流的產(chǎn)生①當(dāng)線圈在勻強(qiáng)磁場中，繞不平行于與磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時會產(chǎn)生交變電流②線圈每次經(jīng)過中性面，電流方向就改變一次。一個周期電流方向改變兩次③線圈在中性面上時，穿過線圈的磁通量最大，感應(yīng)電流最小設(shè)t＝0時線圈剛好轉(zhuǎn)到中性面（如甲圖）位置，此時導(dǎo)線AB的速度方向剛好與磁感線平行，因此感應(yīng)電動勢為0。設(shè)線圈旋轉(zhuǎn)的角速度為ω，AB和CD的長度為l，AD和BC的長度為d，則經(jīng)過時間t，線框轉(zhuǎn)過的角度θ＝ωtAB邊的感應(yīng)電動勢是多少？三、描述交變電流的變化規(guī)律

三、描述交變電流的變化規(guī)律設(shè)t＝0時線圈剛好轉(zhuǎn)到中性面（如甲圖）位置，此時導(dǎo)線AB的速度方向剛好與磁感線平行，因此感應(yīng)電動勢為0。設(shè)線圈旋轉(zhuǎn)的角速度為ω，AB和CD的長度為l，AD和BC的長度為d，則經(jīng)過時間t，線框轉(zhuǎn)過的角度θ＝ωtAB邊的感應(yīng)電動勢是多少？

三、描述交變電流的變化規(guī)律①AB邊的速度？②AB邊垂直于磁場的速度三、描述交變電流的變化規(guī)律S表示線框的面積

同理可得CD邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：三、描述交變電流的變化規(guī)律

三、描述交變電流的變化規(guī)律

若線圈的匝數(shù)為N，此時三、描述交變電流的變化規(guī)律

三、描述交變電流的變化規(guī)律

三、描述交變電流的變化規(guī)律

這種按正弦規(guī)律變化的交變電流叫作正弦式交變電流，簡稱正弦式電流（sinusoidalcurrent）三、描述交變電流的變化規(guī)律正弦式電流是最簡單、最基本的交變電流。電力系統(tǒng)中應(yīng)用的大多是正弦式電流。在電子技術(shù)中也常遇到其他形式的交流，如圖乙、丙所示。正弦交流電矩形脈沖鋸齒波四、交變電流的種類構(gòu)成：②產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的線圈（通常叫作電樞）①產(chǎn)生磁場的磁體。分類：電樞轉(zhuǎn)動，磁極不動的發(fā)電機(jī)，叫作旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)磁極轉(zhuǎn)動，電樞不動，線圈中同樣會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，這種發(fā)電機(jī)叫作旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)五、交流發(fā)電機(jī)不論哪種發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)動的部分都叫轉(zhuǎn)子，不動的部分都叫定子旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的電流，必須像圖3.1-3那樣經(jīng)過裸露的滑環(huán)和電刷引到外電路，如果電壓很高，可能發(fā)生火花放電，滑環(huán)和電刷很快會燒壞。同時，轉(zhuǎn)動的電樞無法做得很大，線圈匝數(shù)也不可能很多，所以產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢也不能很高。這種發(fā)電機(jī)輸出的電壓一般不超過500V。旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)克服了上述缺點(diǎn)，能夠產(chǎn)生幾千伏到幾萬伏的電壓，輸出功率可達(dá)幾百兆瓦。所以，大多數(shù)發(fā)電機(jī)是旋轉(zhuǎn)磁極式的。五、交流發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子由蒸汽輪機(jī)、水輪機(jī)等帶動。蒸汽輪機(jī)、水輪機(jī)等將機(jī)械能傳遞給發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，輸送給外電路。整個過程中能量守恒。五、交流發(fā)電機(jī)設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.01T，單匝線圈邊長AB為20cm，寬BC為10cm，轉(zhuǎn)速n＝50r/s，求線圈轉(zhuǎn)動時感應(yīng)電動勢的最大值。練一練電流、電壓大小和方向也隨時間做周期性變化