物理选择性必修 第二册1 交变电流优质课课件ppt

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物理观念：理解交流电的概念、产生过程、熟悉交流电的瞬时值、峰值的物理意义并能够解决相关问题。科学思维：能从引导探索的形式理解交流电的产生过程及变化规律，培养学生思考分析能力以及应用数学知识解决物理问题的能力。科学探究：通过对交变电流产生过程及变化规律的探究，尝试用科学探究及数学分析的方法研究物理问题，认识数学工具在物理学中的应用。科学态度与责任：有将物理知识应用于生活和生产实践的意识，勇于探索日常生活有关的物理问题。
重点：理解交变电流产生的物理过程，熟悉正弦式交电流各参数的物理意义。难点：交变电流的变化规律及正弦式交变电流瞬时值、峰值的推导过程。
演示：手摇式发电机，观察二极管发光情况
发电机产生的电流方向在不断变化。
1. 直流电流（DC）
如：教室和家里通过灯泡的电流大小和方向都在不断变化，属于交流电。
方向不随时间变化的电流
大小和方向都随时间做周期性变化的电流
如：电池供给的电流，大小和方向都不随时间变化，属于直流电。
观察直流电和交变电流的波形图
下列表示交变电流的有（ ）
判断交流和直流的关键在于，电流的方向是否交替变化。
线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转动，产生交流电。
电流表的指针左右摆动说明了什么？
说明了电流的方向做周期性变化。
我们从视频中看到交流电的产生：需要有一个线圈、有一个匀强磁场，线圈在磁场中匀速转动，转轴沿着线圈平面且与磁场垂直。
2.线圈中感应电动势的产生
线圈在转动过程中，哪些边有切割？哪些边没有切割？切割边的感应电动势是相加还是相减？
AB、CD边有切割，BC、AD边没有切割, AB、CD边切割产生的感应电动势相加。
线圈每过_______时电流改变方向，每周内改变___次.
3.交变电流的产生过程
判断正误：（1）只要线圈在磁场中转动，就可以产生交变电流。（　　）（2）当线圈中的磁通量最大时，产生的电流也最大。（　　）（3）当线圈平面与磁场垂直时，线圈中没有电流。（　　）（4）按正弦规律变化的交变电流称为正弦式交变电流。（　　）（5）电子技术中所用到的交变电流全都是正弦式交变电流。（　　）
一闭合矩形线圈abcd绕垂直于磁感线的固定轴OO′匀速转动，线圈平面位于如图甲所示的匀强磁场中。通过线圈的磁通量Φ随时间t的变化规律如图乙所示，下列说法正确的是（ ） A．t1、t3时刻通过线圈的磁通量变化率最大 B．t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变 C．t2、t4时刻线圈中磁通量最大 D．t2、t4时刻线圈中感应电动势最小
三、交变电流的变化规律
在磁感应强度为B的匀强磁场中，矩形线圈AB边长为L1，BC边长为L2，逆时针绕垂直于磁场的轴匀速转动，角速度为ω，从中性面开始计时，经时间t，线圈中的感应电动势是多少？
①线圈与中性面的夹角是多少？
②AB边速度方向与磁场方向夹角多大？
③AB边的速度是多少？
④AB边产生的感应电动势多大？
⑤线圈中感应电动势多大？
若线圈的匝数为N匝呢？
⑥感应电动势的一般表达式
1. 交流电动势的大小
有一个10匝正方形线框，边长为20cm，线框总电阻为1Ω，线框绕OO′轴以10πrad/s的角速度匀速转动，如图所示，垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5T。问：(1)该线框产生的交变电动势最大值、电流最大值分别是多少？(2)线框从图示位置转过60°时，感应电动势的瞬时值是多大？(3)写出感应电动势的瞬时值表达式。
(1)6.28V　6.28A(2)5.44V(3)e=6.28sin10πt V
3.正(余)弦交流电产生条件
③转轴沿着线圈平面，必须与磁场垂直
Em的值与线圈的形状和转轴的位置没有关系
4.感应电动势的最大值
下列四个线圈中能产生感应电流的是哪几个？______.
无论哪种发电机，转动的部分叫转子，不动的部分叫定子。
电压高会火花放电、电枢无法做大
某交流电动势的变化规律如图所示，则：⑴Em=_____，瞬时值表达式e＝___________．f=______，ω=__________ .１s内回路中的电流方向改变_____次.当线圈平面转到与磁感线成60°角时，感应电动势为______V.⑵穿过线圈磁通量最大的时刻是_____________，磁通量变化最快的时刻是____________.
3.交变电流的变化规律
（Em为峰值，Em=NBSω）
大小和方向都随时间做周期性变化
①线圈旋转过程中只有AB和CD边在做切割磁感线的运动，产生E感
②线圈每转动一周，两次经过中性面，交流电的方向改变两次。
③中性面：与磁场垂直的平面
特点：磁通量最大，E感=0，I感=0。
④与中性面垂直的平面：磁通量为0，E感最大，I感最大。
1．如图所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，正确的说法是（ ）A．线圈每转动一周，指针左右摆动两次B．图示位置为中性面，线圈中无感应电流C．图示位置ab边的感应电流方向为a→bD．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零
2．如图甲所示，单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈轴线OO′与磁场边界重合。线圈按图示方向匀速转动。若从图示位置开始计时，并规定电流方向沿a→b→c→d→a为正方向，则线圈内感应电流随时间变化的图像是图乙中的（　　）
3．如图中各图面积均为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动，能产生正弦交变电动势e=BSωsinωt的图是（ 　　）
4. 如图所示，一半径为r＝10 cm 的圆形线圈共100匝，在磁感应强度B=5/π2T，的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴线 OO′以n＝600 r/min 的转速匀速转动，当线圈转至中性面位置时开始计时．求(1)电动势的瞬时值表达式(2)线圈从图示位置经1/60s时的电动势的瞬时值(3)线圈从图示位置经T/6时的电动势的瞬时值
(2)当t＝1/60 s时，
(3)当t＝T/6s时，
根据e＝Emsin ωt
①线圈通过中性面瞬间不切割磁感线，感应电动势、感应电流为零。
③每当线圈经过中性面一次，感应电流方向就改变一次。
②中性面位置磁通量最大，磁通量的变化率等于0。
线圈平面与磁感线垂直的位置