【物理】交變電流 2023-2024學年高二下人教版（2019）選擇性必修第二冊

3.1交變電流在顯示屏上顯示的電壓（或電流）隨時間變化的圖像，在電工技術和電子技術中常常叫作波形圖。P49P50在電力系統中，從發(fā)電到輸配電，用的都是交變電流。在無線電電子設備中的各種電信號，大多數也是交變電流信號。P51交變電流經過電子電路的處理，也能變成直流。如學生電源、手機充電器等。下列屬于交變電流的是________；屬于直流的是________.交變電流與直流的本質區(qū)別是_________________.思考與討論(1)(2)(6)(3)(4)(5)電流方向是否改變0it恒定直流0it脈動直流電KAFELDCB交流發(fā)電機的基本構造近似為勻強磁場滑環(huán)K、L電刷E、F

線圈平面

磁感線，AB、CD邊的速度方向與磁感線

，線圈

感應電動勢.平行不產生垂直于線圈逆時針轉過90°，線圈平面與磁感線

、AB、CD邊都垂直切割磁感線，這時感應電動勢

，線圈中的感應電流也

，感應電流方向為

.平行最大最大D→C→B→A交變電流的產生過程分析KFELKFELA(B)D(C)A(B)D(C)當線圈再轉過90°時，線圈平面又

于磁感線，線圈

感應電勢.垂直不產生當線圈再轉過90°時，AB、CD邊的瞬時速度方向跟線圈經過乙圖位置時的速度方向相反，產生的感應電動勢方向也跟在乙圖位置時相反，感應電流方向為

.A→B→C→DKFELKFELA(B)D(C)A(B)D(C)電流方向具有周期性變化的特點中性面位置(S⊥B，圖甲丙)：Φ最大，

為0，e為0，i為0線圈經過中性面時，電流方向發(fā)生改變，線圈轉一圈電流方向改變兩次.KFELKFELKFELKFEL垂直中性面位置(S∥B，圖乙丁)Φ為0，

最大，e最大，i最大P51(多選)下圖中，哪些線圈中產生了交變電流√√√由交變電流的產生條件可知，轉動軸必須垂直于磁感線，但對線圈的形狀及轉動軸的位置沒有特別要求，故選B、C、D.(3)ab邊轉動的線速度是多大？

(1)線圈轉過的角度是多少？(2)ab邊的線速度方向與磁感線方向夾角是多大？

線圈從中性面開始以ω勻速轉動，經時間t，ab長度為Lab，ad長度為Lad，磁感應強度B，則：(4)ab邊產生的感應電動勢多大？

(5)整個線圈產生的感應電動勢多大？

(6)N匝線圈產生的感應電動勢多大？

P52

最大值Em由N、B、ω和S決定，與線圈的形狀無關，與轉軸的位置無關.如圖，如果N、B、ω、S均相同，則感應電動勢的峰值均相同.感應電動勢：發(fā)電機的電動勢按正弦規(guī)律變化，所以當負載為電燈等純電阻用電器時，負載兩端的電壓u、流過的電流i，也按正弦規(guī)律變化，即

u＝Umsin

ωt

i＝Imsin

ωtUm和Im是電壓和電流的最大值，也叫峰值e、u、i

則是相應物理量的瞬時值這種按正弦規(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.P52Im＝Um＝ImR

正弦式電流是最簡單、最基本的交變電流P52正弦式交變電流的圖像：(中性面開始計時)BvA(B)D(C)ωtt=0

以垂直于中性面為計時起點，則

e＝Emcosωtu＝Umcosωt

i＝Imcosωtv‖v⊥ωt另一種推導方式：說明：物理學中，正弦交變電流與余弦交變電流(本質規(guī)律都相同)

統稱為正弦式交流電在電子技術中也常遇到其他形式的交流，如圖乙、丙所示。線圈（叫電樞）→產生感應電動勢磁極→產生磁場2.發(fā)電機的構造3.基本種類旋轉電樞式→電樞動，磁極不動旋轉磁極式→磁極動，電樞不動說明不論哪種發(fā)電機，轉動的部分都叫轉子，不動的部分都叫定子.缺點：電壓高會火花放電、電樞無法做大優(yōu)點：高電壓、高功率輸出1.工作原理：交流發(fā)電機的工作原理基于法拉第電磁感應定律.P52-53：交流發(fā)電機三峽電站一臺正在吊裝的發(fā)電機轉子4.發(fā)電機的能量轉換發(fā)電機轉子一般由蒸汽輪機、水輪機等帶動，將機械能轉化為電能，輸送給外電路.P53交變電流交變電流交變電流的變化規(guī)律交變電流直流交變電流的產生過程分析感應電動勢的表達式兩個特殊位置

峰值表達式交變電流的產生過程電壓、電流的表達式正弦式交變電流的圖像交流發(fā)電機(1)只要線圈在磁場中轉動，就可以產生交變電流。(

)(2)線圈在通過中性面時磁通量最大，電流也最大。(

)(3)線圈在垂直中性面位置時電流的方向發(fā)生改變。(

)(4)從線圈平面與中性面垂直開始計時，在線圈轉動2圈的過程中電流方向改變4次。(

)×××√(2022·汪清第六中學高二期末)如圖所示的線圈勻速轉動或做勻速直線運動，能產生交變電流的是例1√

如圖所示，勻強磁場的磁感應強度大小B＝

，邊長L＝10cm的正方形線圈abcd共100匝，線圈總電阻r＝1Ω，線圈繞垂直于磁感線的軸OO′勻速轉動，角速度ω＝2πrad/s，外電路電阻R＝4Ω。求：(1)轉動過程中線圈中感應電動勢的最大值；例2(2)從圖示位置(線圈平面與磁感線平行)開始計時，感應電動勢的瞬時值表達式；(3)由圖示位置轉過30°角時電路中電流的瞬時值；(5)電阻R兩端電壓的瞬時值表達式。(多選)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勻速轉動，線圈中的感應電動勢e隨時間t變化的規(guī)律如圖所示，則下列說法正確的是A.圖中曲線是從線圈平面與磁場方向平行時開始

計時的B.t1和t3時刻穿過線圈的磁通量為零C.t1和t3時刻穿過線圈的磁通量的變化率為零D.感應電動勢e的方向變化時，穿過線圈的磁通量最大例3√√√(2022·安徽衡安學校階段練習)一個矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉動，穿過線圈的磁通量隨時間變化的Φ－t圖像如圖所示。下列說法正確的是A.t＝0時刻線圈在中性面位置，穿過線圈的磁通量

為零，磁通量的變化率為零B.t＝0.01s時線圈產生的感應電動勢最大C.t＝0.02s時穿過線圈的磁通量的變化率為零D.t＝0.03s時線圈中的電流方向發(fā)生改變針對訓練√(2022·長春市第二中學高二期末)如圖所示為交流發(fā)電機模型的示意圖。位于磁場中的矩形導線框abcd可繞過其對稱軸的軸線(圖中虛線)轉動。已知在t＝0時刻，線框的平面與磁場方向垂直(圖示位置)，并從例4此位置開始以恒定的角速度繞轉軸沿逆時針方向轉動。若規(guī)定通過電阻的電流方向為由e到f為正，則下列i－t圖像正確的是√(2023·