高中物理人教版 (新课标)选修1三、交变电流教学课件ppt

这是一份高中物理人教版 (新课标)选修1三、交变电流教学课件ppt，共41页。PPT课件主要包含了a磁通量Φ最大，Em＝NBSω，1感应电动势，2感应电流，交流电的图像，交变电流的种类，1正弦交流电，交流发电机，交流发电机简介，ABD等内容，欢迎下载使用。
　　　穿过闭合电路的磁通量发生变化时，产生感应电流，而磁通量变化的方式不同，产生的感应电流也不同，感应电流可以是恒定的，可以是变化的，可以是周期性变化的，本节我们将研究一种十分重要的周期性变化的电流——正弦式交变电流．
直流电:电流方向不随时间而改变
按下图所示进行实验演示
实验现象：缓慢转动线圈时，电流计指针在左右摇动，线圈每转一周，指针左右摆动一次．
1．交变电流：大小和方向都随时间作周期变化的电流，叫做交变电流，简称交流 ．2．闭合的线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，产生交流，但这不是产生交流的惟一方式．
设正方形线圈的边长为L，在匀强磁场B中绕垂直于磁场的对称轴以角速度匀速转动，如图所示，ab和cd边垂直于纸面，转轴为O．
1、线圈转动一周，电流方向改变多少次？2、线圈转到什么位置时磁通量最大？这时感应电动势是最大还是最小？3、线圈转到什么位置时磁通量最小？这时感应电动势是最大还是最小？
为了能更方便地说明问题，我们将立体图转化为平面图来分析.
(甲)
B⊥S，φ最大，各边不切割磁感应线，无感应电流——中性面E=0 , I=0，Φ有最大值
B∥S，φ=0，a（b）d（c）垂直切割， E最大,感应电流最大,电流方向a —>b
B⊥S，φ最大，各边不切割磁感应线，无感应电流——中性面
E=0 , I=0，Φ有最大值
B∥S，φ=0，垂直切割， E最大,感应电流最大,电流方向b—>a
特点：a. 磁通量Φ为0 b. E最大，磁通量的变化率ΔΦ/Δt最大
（1）（甲）（丙）中性面（线圈与磁感线垂直的平面）
（2）（乙）（丁）最大值面（线圈垂直中性面）
b. E＝0，磁通量的变化率ΔΦ/Δt为零
c. 当线圈转至中性面时，电流方向发 生改变
d. 线圈转动一周电流方向改变两次
　　以线圈经过中性面开始计时，在时刻t线圈中的感应电动势（ab和cd边切割磁感线 ）
e为电动势在时刻t的瞬时值，Em为电动势的最大值．
二、交变电流的变化规律
设线圈平面从中性面开始转动，角速度是ω．经过时间t，线圈转过的角度是ωt，cd边的线速度v的方向跟磁感线方向间的夹角也等于ωt．ab、cd宽L1，ad、bc长L2 ，磁感应强度是B.
cd边中的感应电动势就是
ab 边中的感应电动势跟cd边中的大小相同，
所以，这一瞬间整个线圈感应电动势
成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时．
2、交变电流的变化规律
e=nBsωsinωt=Emsinωt(从中性面开始计时)
e=nBsωcsωt=Emcsωt(从B∥S开始计时)
i=(nBsω/R)sinωt=Imsinωt(从中性面开始计时)
i=(nBsω/R)csωt=Imcsωt(从从B∥S开始计时)
u=Umsinωt(从中性面开始计时)
u=Umcsωt(从从B∥S开始计时)
(3)外电路电阻两端的电压:
1.建立交流电的瞬时方程必须首先确定Em、ω，同时注意起始位置（是从中性面开始是正弦曲线，e=Emsinωt;从垂直中性面开始是余弦曲线，e=Emcsωt）.
2.由Em=N·2BL1v=NBL1L2ω=NBSω=NΦmω可知，峰值Em与线圈的面积有关。而与垂直于磁场方向的转动轴的位置无关，与线圈的形状也无关。
3.转速对交变电流的影响：由e=NBSωsinωt可知，当转速增大时，角速度也增大，使得感应电动势随之增大，同时交变电流的变化也加快。
(2)示波器中的锯齿波扫描电压
(3)电子计算机中的矩形脉冲
(4)激光通信中的尖脉冲
　交流发电机
　　　　发电机的基本组成?　　发电机的基本种类?
（1）发电机的基本组成：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（2）发电机的基本种类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
总结： 1.交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。
2.交变电流的变化规律： 方向变化规律-------线圈平面每经过中性面一次，感应电 流的方向就改变一次；线圈转动一周，感应电流的方向改变两次。
大小变化规律-------按正弦规律变化： e=Emsinωt Em=NBSω叫电动势的最大值 i=Imsinωt Im=Em/R叫电流的最大值 u=Umsinωt Um=ImR叫电压的最大值
1．在如图所示的几种电流随时间变化的图线中，属于交变电流的是 ，属于正弦交变电流的是 。
2 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转动，线圈中的感应电动势随时间的变化规律如图所示，下面说法中正确的是：
t1时刻通过线圈的磁通量为零；t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大；t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大；每当e变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大。
3. 交流发电机工作时的电动势的变化规律为 e=EmSinωt，如果转子的转速n提高一倍，其它条件不变，则电动 势的变化规律将变化为：A。e=EmSin2ωt B. e=2EmSin2ωt C. e=2EmSin4ωt D. e=2EmSinωt
４、线圈从中性面开始转动，角速度是，线圈中的感应电动势的峰值是Em，那么在任一时刻t感应电动势的瞬时值e为　　　　　　　 　．若线圈电阻为Ｒ，则感应电流的瞬时值Ｉ为　　　　　　　　．
i= Em/(R·sinωt)
5.影响产生感应电动势大小的因素可能是（ ）A.线圈的面积 B.线圈的转速C.磁场强弱 D.线圈电阻
6. 一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电动势的最大值为311V，线圈在磁场中转动的角速度是100πrad/s。 （1）写出感应电动势的瞬时值表达式。 （2）若该发电机只与含电阻的负载组成闭合电路，电路的总电阻为100Ω，试写出通过负载的电流强度的瞬时表达式、在t=1/120s时电流强度的瞬时值为多少？
（3）线圈从中性面转过180度的过程中，电动势的最大值、 平均值分别是多少？（4）转动过程中磁通量的变化率最大值是多少？
答案（1）e=311Sin100πt(V) （2）I=3.11Sin（100π×1/120）=3.11×1/2=1.55（A）
（3）E m=311V E=NΔφ/Δt=2NBSω/π≈198V（4）Δφ/Δt=311/N（Wb/s）
 7、手摇发电机转动时，小灯泡为何一闪一闪的呢？
分析：（1）灯泡发光需要一定的电压，只有大于该值时，才能使灯泡发光。
（2）如图所示，当T1