物理1 交变电流课文ppt课件

这是一份物理1 交变电流课文ppt课件，共55页。

必备知识·自主预习储备
知识点一　交变电流及其产生1．交变电流(1)交变电流：大小和方向都随时间做______变化的电流，简称交流电。(2)直流：____不随时间变化的电流。大小和方向都不随时间变化的电流，称为恒定电流。(3)正弦交流电：电流的大小和方向都随时间按________规律变化的交变电流。
2．正弦交变电流的产生(1)产生条件：在匀强磁场中，闭合矩形线圈绕__________方向的轴匀速转动时，线圈中产生的感应电流是正弦交流电。(2)过程分析(如图所示)：
(3)中性面：线圈在磁场中转动的过程中，线圈平面与磁场____时所在的平面。
思考　线圈所在区域磁场特点？提示：可看作是匀强磁场。
体验1：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)线圈转动一周有两次经过中性面，每转一周电流方向改变一次。( )(2)当线圈中的磁通量最大时，产生的感应电流也最大。( )(3)线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动时产生的电流是交变电流。( )
知识点二　交变电流的变化规律1．从两个特殊位置开始计时瞬时值的表达式
2．正弦交变电流的图像
3．几种不同类型的交变电流
甲　　　　乙　　　　丙　　　　丁
思考　正弦交流电的电动势、电流按正弦规律变化，对应的e-t、i-t图像形状有什么特点？提示：都是正弦函数图像。
体验2：填空(1)交流发电机在工作时电动势为e＝Emsin ωt，若将发电机的转速提高一倍，同时将电枢所围面积减小一半，其他条件不变，则其电动势变为_____________。(2)如图所示，100匝的线框abcd在图示磁场(匀强磁场)中匀速转动，角速度为ω，其电动势的瞬时值为e＝100cs (100πt) V，那么感应电动势的最大值为_______，当从图示位置转过60°角时线圈中的感应电动势为 ______，此时穿过线圈的磁通量的变化率为__________。
e′＝Emsin 2ωt
知识点三　发电机与电动机中的能量转化1．发电机(1)定义：把机械能转化为电能的装置。(2)发电方式：火力发电、水力发电，____发电，太阳能发电，____发电等。2．电动机(1)定义：将电能转化为机械能的装置。(2)优点：高效易控，__________等。
思考　发电机和电动机工作过程中的能量转化有何不同？提示：发电机是通过电磁感应，把其他形式的能转化为电能；电动机是通过安培力做功，把电能转化为机械能。
体验3：填空(1)发电机的分类可分为____发电机、____发电机。(2)发电机将______转化为____，输送给外电路。
关键能力·情境探究达成
考点1　正弦交变电流的产生
考点2　对交变电流的变化规律的理解
考点3　交变电流的图像
1．如图，线圈此刻所在的位置是什么位置，磁通量最大还是最小？是否有感应电动势？
2．如图，线圈此刻所在的位置是什么位置，磁通量最大还是最小？是否有感应电动势？
提示：1．中性面　磁通量最大　无感应电动势2．与中性面垂直的位置　磁通量为零　感应电动势最大
考点1　正弦交变电流的产生1．两个特殊位置的特点
2．正弦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。
【典例1】　如图甲和乙是交流发电机的示意图，线圈ABCD在匀强磁场中匀速转动。下列说法正确的是(　　)
甲　　　　　　　　　　乙
A．图甲中穿过线圈的磁通量最大，电路中的感应电流最大B．图乙中穿过线圈的磁通量最大，电路中的感应电流最大C．图甲中穿过线圈的磁通量变化率为零，电路中的感应电流为零D．图乙中穿过线圈的磁通量变化率为零，电路中的感应电流为零
C　[图甲中线圈位于中性面位置，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，产生的感应电动势为零，电路中的感应电流为0，故A错误，C正确；图乙中线圈位于与中性面垂直的位置，穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大，产生的感应电动势最大，电路中的感应电流最大，故B、D错误。]
[注意事项]　产生正弦交变电流的条件是：线圈绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动，与线圈的形状和转轴的位置无关。
[跟进训练]1．(多选)矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面内的轴匀速转动时产生了交变电流，下列说法正确的是(　　)A．当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大B．当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零C．当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流的方向就改变一次D．线框经过中性面时，各边切割磁感线的速度为零
CD　[线框位于中性面时，线框平面与磁感线垂直，穿过线框的磁通量最大，但此时切割磁感线的两边的速度方向与磁感线平行，即不切割磁感线，所以感应电动势等于零，也即此时穿过线框的磁通量的变化率等于零，感应电动势或感应电流的方向在此时刻改变。线框垂直于中性面时，穿过线框的磁通量为零，但切割磁感线的两边都是垂直切割，有效切割速度最大，所以感应电动势最大，即此时穿过线框的磁通量的变化率最大，故C、D选项正确。]
考点2　对交变电流的变化规律的理解1．推导正弦交变电流瞬时值的表达式若线圈平面从中性面开始转动，如图所示，则经时间t：
2．峰值(1)由e＝NBSωsin ωt可知，电动势的峰值Em＝NBSω。(2)交变电动势的最大值，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，但转轴必须垂直于磁场，因此如图所示的几种情况，若N、B、S、ω相同，则电动势的最大值相同。
(1)求解交变电流的瞬时值问题的答题模型
考点3　交变电流的图像1．对交变电流图像的认识如图所示，正弦交变电流随时间的变化情况可以从图像上表示出来，图像描述的是交变电流的电动势、电流、电压随时间变化的规律，它们是正弦曲线。
2．交变电流图像的应用从图像中可以解读到以下信息：(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)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。
交变电流图像的分析方法一看：看“轴”、看“线”、看“斜率”、看“点”，并理解其物理意义。二变：掌握“图与图”“图与式”和“图与物”之间的变通关系。三判：在此基础上进行正确的分析和判断。
[跟进训练]3．一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴匀速转动，线圈中的感应电动势e随时间t变化的规律如图所示，则下列说法正确的是(　　)A．图像是从线圈平面位于中性面开始计时的B．t2时刻穿过线圈的磁通量为零C．t2时刻穿过线圈的磁通量的变化率为零D．感应电动势e的方向变化时，穿过线圈的磁通量的方向也变化
B　[由题图可知，当t＝0时，感应电动势最大，说明穿过线圈的磁通量的变化率最大，磁通量为零，即是从线圈平面与磁场方向平行时开始计时的，选项A错误；t2时刻感应电动势最大，穿过线圈的磁通量的变化率最大，磁通量为零，选项B正确，C错误；感应电动势e的方向变化时，线圈通过中性面，穿过线圈的磁通量最大，但方向并不变化，选项D错误。]
学习效果·随堂评估自测
1．如图所示的图像中属于直流的是(　　)
D　[方向不变的电流为直流，电流方向发生周期性变化的为交流，A、B、C选项中电流方向发生变化为交流电，故A、B、C错误，D项中电流方向不变，为直流，故D正确；故选D。]
2．关于交流发电机的下列叙述正确的是(　　)A．交流发电机将电能转化为机械能B．交流发电机由两部分组成，即定子和转子，线圈必须旋转，成为转子，这样才能在线圈中产生交变电流C．交流发电机线圈中产生交变电流，输送到外电路也是交变电流D．在交流发电机线圈转动的过程中，线圈中的每一个边都切割磁感线
C　[交流发电机将机械能转化为电能，故A错误；交流发电机由两部分组成，即定子和转子，线圈可以是定子，也可以是转子，只要定子与转子有相对运动就可以产生交变电流，故B错误；交流发电机线圈中产生交变电流，输送到外电路也是交变电流，故C正确；在交流发电机线圈转动的过程中，和磁感线共面的边不切割磁感线，故D错误。]
3．一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生正弦交变电流，当线圈平面与中性面垂直时，下面说法正确的是(　　)A．电流方向将发生改变B．磁通量的变化率达到最大值C．通过线圈的磁通量达到最大值D．感应电动势达到最小值
B　[线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，产生正弦交流电，当线圈平面与中性面垂直时，线圈平面与磁感线平行，此时磁通量最小，为零；感应电动势最大；磁通量的变化率最大；电流方向不变；故A、C、D错误，B正确。]
回归本节知识，自我完成以下问题：(1)在线圈转动过程中，磁通量最大时，磁通量变化率为多少？磁通量为零时，磁通量变化率为多少？提示：磁通量变化率恰好为0；磁通量变化率恰好最大。(2)感应电动势的大小由磁通量变化率决定，与磁通量的大小有无关系？提示：无关系。