人教版 (2019)选择性必修 第二册交变电流教学ppt课件

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第二册交变电流教学ppt课件，共35页。PPT课件主要包含了学习目标，课堂探究练，中性面，B⊥S，φ最大，V∥B，垂直面，B∥S，φ0最小，V⊥B等内容，欢迎下载使用。
（1）知道什么是交变流电。并理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面。
（2）掌握交变电流的变化规律，及表示方法。
（3）理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义。
（4）知道几种常见的交变电流。如正弦式交变电流、锯齿形交变电流、矩形脉冲电流。
（3）培养运用数学知识解决处理物理问题的能力。
（1）掌握描述物理量的三种基本方法（文字法、公式法、图象法）。
（2）培养观察能力，空间想象能力以及将立体图转化为平面图形的能力。
一、电流的分类（演示小实验）
一、电流的分类 （微视频讲解）
一、电流的分类（图像）
1、直流电:电流方向不随时间而改变,简称直流(DC)
大小方向都不随时间变化——恒定电流
方向不随时间变化——直流电
常见：电池、电瓶、手机充电器等
2、交变流电:电流方向随时间做周期性变化的电流(AC)
应用广泛：家用、企业、工厂等
正弦交流电家用、工业用电
二、交变电流的产生（演示实验）
线圈在转动的过程中AB、CD边在切割磁感线AD、BC可不切割哦！——哪个边产生电动势呢？
线框在垂直于磁场方向连续转动，产生的感应电流就是最常见的一种交变电流喽！交变电流有很多种的，实际生活生产最常见的是正弦式交变电流。
二、交变电流的产生 （微视频讲解）
二、交变电流的产生（交流发电机构造）
1．如图1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
知识点一　交变电流的产生
2．处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab垂直。在t=0时刻，线圈平面与纸面重合(如图2所示)，线圈的cd边离开纸面向外运动。若规定由a→b→c→d→a方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图线是 (　　)
三、交变电流变化规律 （微视频讲解）
中性面：线框平面与磁感线垂直的面
6、对应E-t图像中0T、T/2、T位置
5、I=E/(R+r)=0
三、交变电流的变化规律（关键位置一）
4、E=BLVsinθ=0
线圈经过垂直面时，由切割边L1和另一边L2推导出此时刻线圈中的感应电动势，即为最大电动势Em。
判断此位置有没有切割磁感线？如果有，感应电流大小、方向怎么样呢？
中性的垂直面：线框平面与磁感线平行的面(简称：垂直面)
三、交变电流的变化规律（关键位置二）
6、对应E-t图像中T/4、3T/4位置
5、I=E/(R+r)=Im最大
4、E=BLVsinθ=Em最大
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。
三、交变电流的变化规律（关键位置对比）
V∥B E=0 I=0
V⊥B Em=nBSω I=Im
为了便于分析，大家要学会把关键位置的立体图转化为截面图哦！四个关键时刻：t=0(中性面）、t=T/4(垂直面）、t=T2/4(中性面）、t=T3/4(垂直面）、t=T4/4=0(中性面）
三、交变电流的变化规律（四个关键时刻对比）
3．闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，转速为240 r/min，若线圈平面转至与磁场方向平行时的电动势为2 V，则从中性面开始计时，所产生的交流电动势的表达式为e＝________V，电动势的峰值为___ V，从中性面起经1/48 s，交流电动势的大小为____ V.
知识点二　交变电流的变化规律
4．有一个10匝正方形线框，边长为20 cm，线框总电阻为1 Ω，线框绕OO′轴以10π rad/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0.5 T．问：(1)该线框产生的交变电流电动势最大值、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)写出感应电动势随时间变化的表达式。
解析:　(1)交变电流电动势最大值为Em＝nBSω＝10×0.5×0.22×10π V＝6.28 V，电流的最大值为Im＝Em/R＝ A＝6.28 A.(2)线框转过60°时，感应电动势e＝Emsin 60°＝5.44 V.(3)由于线框转动是从中性面开始计时的，所以瞬时值表达式为e＝Emsin ωt＝6.28sin 10πt V.点评　①电动势最大值Em＝nBSω.②当计时起点为中性面位置时表达式为e＝Emsin ωt当计时起点为线圈平面与磁场方向平行时，表达式为e＝Emcs ωt.
四、交变电流的变化规律（微视频讲解）
1、分解动作剖析一:0---T/4
从中性面开始计时，即t=0---t=T/4，切割磁感线的有效速度V(绿色）正弦式逐渐增大
V⊥=Vsinωt，ωt=θ（0º-90º变化），所以感应电动势也正弦式函数增大。
t=T/4——t=2T/4，切割磁感线的有效速度V(绿色）正弦式逐渐减小V⊥=Vsinωt，ωt=θ（90º-180º），所以感应电动势随正弦式函数减小。
电流随时间正弦式减小到零。
2、分解动作剖析二:T/4---2T/4
从t=2T/4——t=3T/4，切割磁感线的有效速度V(绿色）逐渐增大V1=Vsinωt，ωt=θ（180º-270º）所以感应电动势随正弦式函数增大。
从t=2T——t=3T/4，电流变为反向，随时间正弦式增大到最大值。
3、分解动作剖析三:2T/4---3T/4
t=3T/4——t=4T/4，切割磁感线的有效速度V(绿色）逐渐减小V1=Vsinωt，ωt=θ（270º-360º），所以感应电动势随正弦式函数减小。
从t=3T/4——t=4T/4，电流反向，随时间正弦式减小到零。
4、分解动作剖析一:3T/4---T
四、交变电流的变化规律（电动势瞬时表达式）
1.电动势的瞬时值表达式:
2.若给外电阻R供电，发电机线圈本身电阻为r，则电流瞬时值表达式:
3.R两端的电压瞬时值:
e=NBSω sinωt
i=Imsinωt
u=Umsinωt
Im=Em/(R+r)
如转ωt=60°,150°,210°,300°时，请学生分别计算感应电动势的大小和方向？
1.e=Emsinωt=
2.e=Emsinωt=
3.e=Emsinωt=
4.e=Emsinωt=
e=Emsinωt,既能表示电动势大小，又能表示电动势方向。
5．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴转动，线圈共100匝，转速为 (10/π)r/min，在转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为0.03 Wb，则线圈平面转到与磁感线平行时，感应电动势为多少？当线圈平面与中性面夹角为时，感应电动势为多少？
知识点三　交变电流的变化规律
解析　由题意知：Φm＝0.03 Wbω＝2πn＝1/3rad/s.线圈转至与磁感线平行时，感应电动势最大，故Em＝NBSω＝NΦmω＝1 V瞬时值表达式e＝Emsin ωtθ＝ωt，e＝ V.
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°时间内的平均感应电动势．
五、正弦式交变电流的图像
线圈从中性面开始旋转时，e、i、u随时间t变化如图所示
7．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变换方向时，通过线圈的磁通量绝对值都为最大
知识点四 交变电流图象的应用
8．一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间的变化图象如图所示，则下列说法中，正确的是(　　)A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直B．t＝0.01 s时刻，穿过线圈平面的磁通量的变化率最大C．t＝0.02 s时刻，线圈中有最大感应电动势D．t＝0.03 s时刻，线圈中有最大感应电流
①用来产生感应电动势的线圈（叫电枢）②用来产生磁场的磁极
①旋转电枢式发电机（电枢动、磁极不动）
②旋转磁极式发电机（磁极动、电枢不动）
无论哪种发电机，转动的部分叫转子，不动的部分叫定子