高中物理 选择性必修2 第三章 1 交变电流课件PPT

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高中物理 选择性必修第二册 人教版1　交变电流1.知道什么是交变电流。2.了解正弦式交变电流的产生原理和方式。3.掌握正弦式交变电流的变化规律。4.理解正弦式交变电流的图像。1.交变电流(AC):①　大小和方向    随时间做周期性变化的电流,简称交流。2.直流(DC):②　方向    不随时间变化的电流。导师点睛    日常生活中使用得更多的是交流,如下图:1.线圈在③　匀强    磁场中绕④　垂直于磁场    的轴匀速转动,线圈中就会产生⑤　正弦式    交变电流。2.过程分析3.中性面:线圈平面与磁场⑥　垂直    的位置。1.正弦式交变电流:按正弦规律变化的交变电流,简称正弦式电流。2.正弦式交变电流的瞬时值表达式(从中性面开始计时)　　交流发电机的基本组成为两部分,即产生感应电动势的⑦　线圈    (通常叫作电枢)和产生磁场的磁体。电枢转动,磁极不动的发电机,叫作旋转电枢式发电机。磁极转动,电枢不动的发电机,叫作旋转磁极式发电机。1.直流电动机线圈转到某一位置,换向器能自动改变线圈中的电流方向,这一位置是中性面。 (　√　)2.交变电流一定是按正弦或余弦规律变化的。 (    ✕　)3.线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动,当穿过线圈的磁通量为0时,线圈中的感应电动势也为0。 (     ✕ 　)4.线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动,每当线圈经过中性面时,感应电动势或感应电流的方向就改变一次。 (　√　)5.线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动,当线圈位于中性面时,线圈中的感应电动势最大。(     ✕ 　)当线圈位于中性面时,线圈中的磁通量最大,磁通量的变化率为零,感应电动势为零,故该辨析错误。情境    风力发电机是将风能(气流的动能)转化为电能的装置,在能源危机日趋严重的今天日渐被更多的国家重视和利用。风力发电机通常由风轮、对风装置、调速装置 、传送装置、发电机等组成。如图所示为发电机的构造示意图。问题1.如图所示,线圈所在的位置是中性面吗?提示:图中线圈平面与磁场方向垂直,其所在位置是中性面。2.感应电流在线圈处于什么位置时改变方向?提示:中性面。3.线圈转动一周两次经过中性面,电流的方向改变几次?提示:两次。4.图中两磁极固定,让N匝矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO'匀速转动,转动的角速度为ω,线圈的面积为S。当线圈处于图示位置(线圈平面与磁场方向垂直)时,线圈上产生的感应电动势E为多大?当线圈转至与磁场方向平行的位置时,感应电动势又是多大?提示:当线圈处于与磁场方向垂直的位置时,线圈上产生的感应电动势为0;当线圈处于与磁场方向平行的位置时,感应电动势E=NBSω。 过程分析如图所示为线圈abcd在匀强磁场中绕轴OO‘转动时的截面图,ab和cd两个边切割磁感线,产生电动势,线圈中就有了电流(或者说穿过线圈的磁通量发生变化而产生了感应电流)。具体分析如图所示:当线圈转动到图甲位置时,导体不切割磁感线,线圈中无电流;当线圈转动到图乙位置时,导体垂直切割磁感线,线圈中有电流,且电流从a端流入;线圈在图丙位置时不切割磁感线,线圈中无电流;线圈在图丁位置时,电流从a端流出,这说明电流方向发生了改变;线圈在图戊位置同在图甲位置。线圈这样转动下去,就在线圈中产生了交变电流。 中性面、中性面的垂面的特点比较 导体切割磁感线分析的过程若线圈平面从中性面开始转动,如图所示(O为ad中点),则经过时间t:  峰值(1)由e=NBSω sin ωt知,电动势的峰值Em=NBSω。(2)电动势的峰值由线圈匝数N、磁感应强度B、转动角速度ω及线圈面积S决定,与线圈的形状无关,与转轴的位置无关,因此如图所示的几种情况,若N、B、S、ω相同,则电动势的峰值相同。(3)电流的峰值可表示为Im= 。 正弦交变电流的瞬时值表达式(1)从中性面开始计时①e=NBSω sin ωt=Em sin ωt。②i= =  sin ωt=Im sin ωt。③u=iR=ImR sin ωt=Um sin ωt。(2)从垂直于中性面位置(即从线圈平面与磁场方向平行时)开始计时:①e=Em cos ωt;②i=Im cos ωt;③u=Um cos ωt。 求解交变电流电动势瞬时值表达式的基本方法(1)确定线圈转动从哪个位置开始计时,以确定交变电流是按正弦规律变化还是按余弦规律变化。(2)确定线圈转动的角速度。(3)确定感应电动势的峰值Em=NBSω。(4)写出瞬时值表达式e=Em sin ωt或e=Em cos ωt。 对交变电流图像的认识正弦式交变电流随时间的变化情况可以用图像表示,图像描述的是交变电流的电动势、电流或电压随时间变化的规律,它们是正弦曲线,如图为i-t图像。 交变电流图像的应用从图像中可以得到的信息:(1)交变电流的最大值、线圈转动一圈所用的时间。(2)线圈位于中性面的时刻。(3)线圈平行于磁感线的时刻。(4)线圈中磁通量的变化情况。(5)i、e随时间的变化规律。