高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册第三章 交变电流1 交变电流课文课件ppt

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册第三章 交变电流1 交变电流课文课件ppt，共41页。PPT课件主要包含了交变电流AC，交流电的图像，巩固练习等内容，欢迎下载使用。

思考：恒定电流有什么特点？
直流电(DC) ： 电流方向不随时间而改变
恒定电流:大小和方向都不随时间 变化的电流.
交变电流(交流):大小和方向都随时间做周期性变化的电流.
按下图所示进行实验演示
矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动
我们将立体图转化为平面图来分析几个特殊的位置，推导出计算感应电动势和电流的公式.
特点： B⊥S， Φ最大， E=0 , I=0
参考：教材图3.1-3 甲
中性面：线圈平面与磁感线垂直的位置叫做中性面．
特点：B∥S，φ=0，E最大，I最大， 感应电流方向b到a
A（B）、D（C）边垂直切割磁感应线，
(乙)
参考：教材图3.1-3 乙
B⊥S， Φ最大， E=0 , I=0 中性面
参考：教材图3.1-3 丙
B∥S，φ=0，E最大，I最大， 感应电流方向a到b
参考：教材图3.1-3 丁
(甲)
E I ，电流方向： .
E , I , Φ .
E I ，电流方向： .
E , I , Φ .
思考： 设正方形线圈的边长为L，在匀强磁场B中绕垂直于磁场的对称轴以角速度匀速转动，如图所示，ab和cd边垂直于纸面，转轴为O．
1、线圈转动一周，电流方向改变多少次？2、线圈转到什么位置时磁通量最大？这时感应电动势是最大还是最小？3、线圈转到什么位置时磁通量最小？这时感应电动势是最大还是最小？
4、试推导感应电动势大小的变化规律公式。
1、线圈转动一周，电流方向改变多少次？
线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次．
2、线圈转到什么位置时磁通量最大？这时感应电动势是最大还是最小？
线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零（ ab和cd边都不切割磁感线），线圈中的电动势为零．
3、线圈转到什么位置时磁通量最小？这时感应电动势是最大还是最小？
线圈经过峰值面时，穿过线圈的磁通量最小，但磁通量的变化率最大（ ab和cd边都不切割磁感线），线圈中的电动势最大．
设线圈平面从中性面开始转动，角速度是ω。经过时间t，线圈转过的角度是ωt，ab边的线速度v的方向跟磁感线方向间的夹角也等于ωt，如图所示。设ab边长为L1，bc边长L2，磁感应强度为B，这时ab边产生的感应电动势多大?
eab=BL1vsinωt = BL1·1/2ωL2sinωt =1/2NBSsinωt
此时整个线框中感应电动势多大?
e=eab+ecd=NBSωsinωt
若线圈有N匝时，相当于N个完全相同的电源串联，e=NBSωsinωt，令Em=NBSω，叫做感应电动势的峰值，e叫做感应电动势的瞬时值。 根据部分电路欧姆定律，电压的最大值Um=ImR，电压的瞬时值U=Umsinωt。
成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时．
1、交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。
3、交变电流的变化规律：（1）方向变化规律-------线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次；线圈转动一周，感应电流的方向改变两次。
（2）大小变化规律-------按正弦规律变化： e=Emsinωt Em=NBSω叫电动势的最大值 i=Imsinωt Im=Em/R叫电流的最大值 u=Umsinωt Um=ImR叫电压的最大值
2、矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动
１、交变电流：　　　　和　 　　都随时间 做　　 的电流叫做交变电流． 电压和电流随时间按　　　　　　变化的交流电叫正弦交流电．２、交流电的产生：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴匀速旋转时，线圈中就会产生　　　　　　　．３、当线圈平面垂直于磁感线时，线圈各边都　　 不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这样的位置叫做　　　　．线圈平面每经过　 　 中性面一次，感应电流方向就改变一次，因此线圈转动一周，感应电流方向改变　　　　．
４、线圈从中性面开始转动，角速度是，线圈中的感应电动势的峰值是Em，那么在任一时刻t感应电动势的瞬时值e为　　　　　　　 　．若线圈电阻为Ｒ，则感应电流的瞬时值Ｉ为　　　　　　　　．
i= (Em/R)·sinωt
5. 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动。设线圈ab边长为20cm，ad边长为10cm，磁感应强度 B=0.01T，线圈的转速n=50r/s，求：电动势的最大值及对应的线圈位置。
0.0628V 线圈平面与磁场方向平行。
6. 如图所示：匝数为N、面积为S的矩形线圈在匀强磁场B中匀速转动，角速度为ω，求线圈从图示位置转过180度时间内的平均感应电动势。
7、交流发电机有两种，即 　 和　　　　　　．其中转动的部分叫　　　，不动的部分叫　　　　　　．发电机转子是由　　　　　　、　　　　　　或其它动力机带动．
8、一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图所示。下面说法中正确的是 （ ）A．t1时刻通过线圈的磁通量为零B．t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大C．t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D．每当e转换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大
9、在匀强磁场中有一矩形线圈，从中性面开始绕垂直于磁感线的轴以角速度ω匀速转动时，产生的交变电动势可以表示为e=Emsinωt。现在把线圈的转速增为原来的2倍，试分析并写出现在的交变电动势的峰值、交变电动势的瞬时值表达式，画出与其相对应的交变电动势随时间变化的图象。
解析：当线圈的转速增为2倍时，角速度变为两倍，即ω′=2ω，据交变电动势的峰值表达式Em=B·S·ω，因B、S不变，此时最大值 Em′=B·S·2ω=2Em。现在的交变电动势的瞬时值表达式为：e=Em′·sinω′t=2Emsin2ωt该交变电动势随时间变化的图象如图所示。
10．如图所示各图线中表示交变流电的是 （ ）
11．交流发电机的线圈转到线圈平面与中性面重合时，下列说法中正确的是 （ ）A．电流将改变方向 B．磁场方向和线圈平面平行C．线圈的磁通量最大 D．线圈产生的感应电动势最大
12．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，产生交变电流，当线圈平面与磁感线方向垂直时穿过线圈的磁通量Φ与产生的感应电动势e的大小正确的是 （ ）A．Φ最大，e最大 B．Φ最小，e最小C．Φ最小，e最大 D．Φ最大，e最小
13．关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，以下说法中正确的是 （ ）A．线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变B．线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次C．线圈平面经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次D．线圈转动一周，感应电动势和感应电流方向都要改变一次
14．一束带电粒子沿着通有交流电的螺线管中心轴射入管内，则粒子在管内的运动状态是（ ）A．往复运动 B．匀速直线运动C．匀加速直线运动 D．匀速圆周运动
15．如图所示，一个位于xOy平面内的矩形线圈abcd，处在匀强磁场中，线圈的四个边分别与x、y轴平行，当线圈绕Ox轴匀速转动到与xOy平面重合时，线圈中感应电流方向为a→b→c→d→a，并且电流最大.那么关于磁场方向及线圈转动方向（沿x轴负方向观察），下述说法中正确的是A.磁场方向沿x轴正方向，线圈顺时针转动B.磁场方向沿y轴正方向，线圈逆时针转动C.磁场方向沿z轴正方向，线圈逆时针转动D.磁场方向沿y轴正方向，线圈顺时针转动
16．如图（a）所示，U形金属导轨水平放置，导轨上跨接一金属棒ab，与导轨构成闭合回路，并能在导轨上自由滑动，在导轨左侧与ab平行放置的导线cd中通以如图（b）所示的交流电流，规定电流方向自c向d为正，则ab棒受到向左的安培力的作用时间是 （ ）A．0~t1B．t1~t2C．t2~t3D．t3~t4
17．在如图所示的几种电流随时间变化的图线中，属于交变电流的是 ，属于正弦交变电流的是 。
18、 一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势随时间的变化规律如图所示，下面说法中正确的是( )：
T1时刻通过线圈的磁通量为零；T2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大；T3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大；每当e变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大。
19. 交流发电机工作时的电动势的变化规律为 e=EmSinωt，如果线圈的频率f提高一倍，其它条件不变，则电动 势的变化规律将变化为( )：A。e=EmSin2ωt B. e=2EmSin2ωt C. e=2EmSin4ωt D. e=2EmSinωt