高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册交变电流优质课件ppt

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册交变电流优质课件ppt，共13页。PPT课件主要包含了感应电流的产生，知识回顾，教学难点，教学重点，重点难点，交流发电机，两个二极管会交替发光，课堂导入，交流电的特征观察，常见的交变电流等内容，欢迎下载使用。
闭合电路的磁通量发生变化时，电路中才会产生感应电流，具体需满足两个条件：1. 电路处于闭合状态；2. 穿过电路的磁通量发生改变。
感应电流的产生需要满足哪些条件？
产生过程与中性面正弦式交变电流的产生过程与中性面的特点。表达式电动势、电流的瞬时值表达式与峰值公式。图像交变电流的e-t、i-t正弦图像。
中性面特征中性面物理量的特征。两种表达式计时位置不同，表达式不同。图像信息图像与磁通量、电动势、电流的对应关系。
观察单相交流发电机的构造，演示手摇发电机与发光二极管组成的闭合电路，快速转动线圈，观察小灯泡的亮暗。
说明：发电机产生的交流电电流方向在不断变化。
用示波器或电压传感器先观察电池供给的电压的波形，再观察学生电源交流挡供给的电压的波形。这两种波形各有什么特点？
大小和方向都随时间做周期性变化
电动自行车的无刷电机（直流电转交流电）
例题1：以下各个选项所示的电流，属于交变电流的是(　　)
答案　B解析　判断电流是交流还是直流，要看其方向是否随时间周期性变化。选项C中，电流的大小和方向均不变；选项A、D中，尽管电流大小随时间周期性变化，但其方向不变，仍是直流，只有选项B中电流大小和方向都随时间变化，故B正确。
交变电流的产生条件：①匀强磁场 ②线圈匀速转动 ③线圈的转轴垂直于磁场方向。
请判断出下列四个位置时电流方向？并总结这样的发电机在匀速转动过程中产生电流方向有什么特点？
电流：B→A→D→C→B
电流：C→D→A→B→C
电流方向具有周期性变化的特点。
线圈每经过中性面一次，交流电方向改变一次，线圈每转动一周，两次经过中性面，交流电的方向改变两次。
中性面：线框平面与磁感线垂直的位置。
例题2：交流发电机发电示意图如图所示，线圈转动过程中，下列说法正确的是(　　)
A.转到图甲位置时，通过线圈的磁通量变化率最大B.转到图乙位置时，线圈中产生的感应电动势为零C.转到图丙位置时，线圈中产生的感应电流最大D.转到图丁位置时，AB边感应电流方向为A→B
答案　D解析　转到图甲位置时，线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，但磁通量变化率为零，A错误；转到图乙位置时，线圈产生的感应电动势最大，B错误；转到图丙位置时，线圈位于中性面位置，此时感应电流最小，C错误；转到图丁位置时，根据楞次定律可知AB边感应电流方向为A→B，D正确。
磁感应强度是B，AB、CD长为l，AD、BC宽为d，线圈匀速转动的角速度是ω，设t＝0时线圈刚好转到中性面位置，
线圈与中性面的夹角是多少？
AB边速度方向与磁场方向夹角是多大？
AB边中的感应电动势多大？
线圈中的感应电动势多大？
从中性面计时开始，e为电动势在时刻t的瞬时值，Em为电动势的最大值。
如果线圈匝数为N，则Em＝NωBS。
若电路中的负载为纯电阻电路时，负载两端的电压和流过的电流也按正弦规律变化。即
u ＝ Umsin ωt i ＝ Imsin ωt
其中Um 、 Im分别叫电压和电流的最大值，也叫峰值。
而e、u、i 则是相应的物理量的瞬时值。
正弦式交变电流转动轴位置和形状对表达式有影响吗？
若线圈从中性面的垂面（峰值面）开始计时，在t 时刻线圈中的感应电动势是多少？
说明：物理学中，正弦交变电流与余弦交变电流(本质规律都相同)统称为正弦式交流电
负载两端电压变化规律：
流过负载的电流变化规律：
垂直中性面开始的表达式
这种按正弦规律变化的交变电流叫作正弦式交变电流，简称正弦式电流。
利用传感器显示的交变电流的图像
正弦交变电流随时间的变化情况可从图像上表示出来，图像描述交变电流的电动势、电流、电压随时间变化的规律，它们是正弦曲线。
图像信息①交变电流的最大值Im、Em、Um，周期T。②因线圈在中性面时感应电动势、感应电流均为零，磁通量最大，所以可确定线圈位于中性面的时刻。③可以找出线圈平行于磁感线的时刻。④判断线圈中磁通量的变化情况。⑤分析判断e、i、u随时间的变化规律。
正弦式电流是最简单、最基本的交变电流。电力系统中应用的大多是正弦式电流。在电子技术中也常遇到其他形式的交流。
例4： 一个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变化的图像如图甲所示，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，Φ的变化率最大C.t＝0.02 s时刻，感应电动势达到最大D.该线圈产生的感应电动势的图像如图乙所示
答案　B解析　由题图甲知，当t＝0时，Φ最大，说明线圈平面与中性面重合，故A错误；t＝0.01 s时，Φ＝0，Φ－t图像的切线斜率最大，即Φ的变化率最大，故B正确；当t＝0.02 s时，Φ也最大，感应电动势为零，故C错误；由以上分析可知，故D错误。
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
1.(多选)下列各图中能够产生交变电流的是(　　)
答案　AC解析　A项中轴的右侧存在磁场，线圈最长的一条边从刚进入磁场到离开磁场过程中，穿过线圈的磁通量先增大后减小，根据楞次定律知，产生大小、方向都变化的感应电流，A正确；B项中磁感应强度均匀增大，根据ΔΦ＝BS可知，通过线框的磁通量均匀增大，即产生大小恒定、方向不变的感应电流，故不能产生交变电流，B错误；C项中扇形线框进磁场和出磁场过程中，磁通量大小改变，产生大小恒定、方向变化的感应电流，C正确；D项中线框绕轴匀速转动时通过线框的磁通量没有发生变化，故不能产生感应电流， D错误。
2.交流发电机的示意图如图所示，线圈ABCD绕垂直于磁场方向的转轴OO′匀速转动。在图示位置，下列说法正确的是(　　)
A.穿过线圈的磁通量变化率最小B.线圈中电流方向将发生改变C.线圈中电流最大，方向为B→AD.穿过线圈的磁通量最大
答案　C解析　在图示位置，线圈平面与磁场平行，穿过线圈的磁通量为零，穿过线圈的磁通量变化率最大，故A、D错误；当线圈在中性面时，线圈平面与磁场垂直，线圈中电流方向将发生改变，故B错误；由右手定则可知线圈中电流最大，此时电流方向为B→A，故C正确。
3.如图所示，矩形线圈匝数N＝100匝，ab＝30cm，ad＝20cm，匀强磁场的磁感应强度B＝0.8 T，线圈绕轴OO′从图示位置开始匀速转动，角速度ω＝100π rad/s，试求：
(1)穿过线圈的磁通量最大值Φm；(2)线圈产生的感应电动势最大值Em；(3)写出感应电动势e随时间变化的表达式；(4)从图示位置开始匀速转动30°过程中，线圈中产生的平均电动势。
1.认真阅读课本本节内容，并完成课后“练习与应用”；