交變電流課件3

1、第五章,交變電流,第一節(jié)　交變電流,我們的日常生活離不開電，城市的燈火輝煌、工廠里的機(jī)器轟鳴，一切都離不開電。長江三峽水力發(fā)電站已投入生產(chǎn)，各地火力發(fā)電廠比比皆是，它們的共同之處就是生產(chǎn)和輸送的大多都是交變電流(如圖是實(shí)驗(yàn)室手搖發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電流)。什么是交變電流？與直流電流有什么不同？它又是如何產(chǎn)生的呢？,知識自主梳理,1．交變電流大小和方向都隨時(shí)間做____________的電流。注：大小不變方向改變的電流也是交變電流。2．

2、直流電：________不隨時(shí)間變化的電流。3．圖象特點(diǎn)(1)恒定電流的圖象是一條與時(shí)間軸___________。(2)交變電流的圖象有時(shí)會在時(shí)間軸的上方，有時(shí)會在時(shí)間軸的下方，即隨________做周期性變化。,交變電流,知 識 點(diǎn) 1,周期性變化,方向,平行的直線,時(shí)間,1．產(chǎn)生方法閉合線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸________轉(zhuǎn)動。,交變電流的產(chǎn)生,知 識 點(diǎn) 2,勻速,,2．產(chǎn)生過程(示意圖)。(在下面橫線上填

3、“ABCD”或“DCBA”)注：在甲、丙位置時(shí)線圈中沒有電流，在乙、丁位置時(shí)線圈中電流最大。3．中性面線圈平面與磁場________的位置。,垂直,ABCD,ABCD,DCBA,DCBA,1．正弦式交變電流(1)定義：按__________變化的交變電流，簡稱正弦式電流。(2)函數(shù)和圖象：,交變電流的變化規(guī)律,知 識 點(diǎn) 3,正弦規(guī)律,Emsinωt,Umsinωt,Imsinωt,[特別提醒]表達(dá)式中Em、Um、Im分別是電

4、動勢、電壓和電流的峰值，而e、u、i則是這幾個(gè)量的瞬時(shí)值。,2．幾種不同類型的交變電流,,重點(diǎn)難點(diǎn)突破,1.產(chǎn)生在勻強(qiáng)磁場中，繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動的線圈里產(chǎn)生的是交變電流，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。,一、交變電流的產(chǎn)生過程,,2．過程分析如圖所示。,(1)如圖A所示：線圈由甲位置轉(zhuǎn)到乙位置過程中，電流方向?yàn)閍→b→c→d。線圈由乙位置轉(zhuǎn)到丙位置過程中，電流方向?yàn)閍→b→c→d。線圈由丙位置轉(zhuǎn)到丁位置過程中，電流方向?yàn)閎→a→d

5、→c。線圈由丁位置轉(zhuǎn)到戊位置過程中，電流方向?yàn)閎→a→d→c。(2)如圖B所示：在乙位置和丁位置時(shí)，線圈垂直切割磁感線，產(chǎn)生的電動勢和電流最大；在甲位置和丙位置時(shí)，線圈不切割磁感線，產(chǎn)生的電動勢和電流均為零。,3．兩個(gè)特殊位置物理量的特點(diǎn)[特別提醒](1)線圈每一次經(jīng)過中性面，線圈中感應(yīng)電流就要改變方向。(2)線圈轉(zhuǎn)一周，感應(yīng)電流方向改變兩次。,答案：燈絲中通有交變電流解析：磁場對電流有安培力的作用，當(dāng)磁鐵靠近

6、燈泡時(shí)，燈絲中的電流受到安培力。燈絲的抖動說明通過燈絲的電流的大小或者方向都可能發(fā)生了變化。,1．瞬時(shí)值表達(dá)式的推導(dǎo)若線圈平面從中性面開始轉(zhuǎn)動，如圖所示，則經(jīng)時(shí)間t(1)線圈轉(zhuǎn)過的角度為ωt(2)ab邊的線速度跟磁感線方向的夾角θ＝ωt,二、交變電流的規(guī)律分析,,[特別提醒](1)若線圈從中性面開始計(jì)時(shí)，e＝Emsinωt。若線圈從位于與中性面垂直的位置開始計(jì)時(shí)，e＝Emcosωt，所用瞬時(shí)值表達(dá)式與開始計(jì)時(shí)的位置有關(guān)。(2)

7、物理學(xué)中，正弦交變電流與余弦交變電流都統(tǒng)稱為正弦式交變電流，簡稱正弦式電流。(3)交變電動勢的峰值Em＝NBSω，由線圈匝數(shù)N，磁感應(yīng)強(qiáng)度B，轉(zhuǎn)動角速度ω及線圈面積S決定。當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到穿到線圈的磁通量為0的位置時(shí)，取得此值。,,答案：平行關(guān)系，零。解析：(1)圖示位置左右兩條邊的速度方向與磁場方向平行，不切割磁感線，不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。(2)從磁通量變化的角度分析，圖示位置磁通量最大，但變化率為0，所以感應(yīng)電動勢為0。,1.正弦曲線

8、正弦交變電流隨時(shí)間變化情況可以從圖象上表示出來，圖象描述的是交變電流隨時(shí)間變化的規(guī)律，它是一條正弦曲線，如圖所示。,三、正弦式交變電流的圖象,2．從圖象中可以解讀到以下信息(1)交變電流的最大值Im、Em。(2)因線圈在中性面時(shí)感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流均為零，磁通量最大，所以可確定線圈位于中性面的時(shí)刻。(3)可找出線圈平行磁感線的時(shí)刻。(4)判斷線圈中磁通量的變化情況。(5)分析判斷i、e隨時(shí)間的變化規(guī)律。,[特別提醒]解決圖象問

9、題的基本方法：一看：看“軸”、看“線”、看“斜率”、看“點(diǎn)”。二變：掌握“圖與圖”、“圖與式”和“圖與物”之間的變通能力。三判斷：結(jié)合圖象和公式進(jìn)行正確分析和判斷。,,答案：t1、t3時(shí)刻線圈平面處于與磁場垂直的位置；t2、t4時(shí)刻線圈平面與磁場平行。解析：t1、t3時(shí)刻感應(yīng)電動勢為零，線圈位于中性面位置，所以穿過線圈的磁通量最大，線圈平面垂直于磁場；t2、t4時(shí)刻感應(yīng)電動勢最大，線圈位于中性面的垂直位置，穿過線圈的磁通量為零，

10、線圈平面平行于磁場(即題圖中位置)。,考點(diǎn)題型設(shè)計(jì),題型1　對交變電流產(chǎn)生過程的理解,解析：(1)線圈處于題圖甲所示中性面的位置時(shí)，線圈的AB邊或CD邊的速度方向與磁感線方向平行，所以不切割磁感線，線圈中的感應(yīng)電流是零，磁通量變化率為零。(2)線圈處于與中性面垂直的位置時(shí)，線圈的AB邊或CD邊的速度方向與磁感線方向垂直，所以切割磁感線的速度最大，線圈中的感應(yīng)電流最大，磁通量的變化率最大。答案：見解析,C,,題型2　對交變電流圖象的理

11、解,,D,B,解析：由題圖甲可知，t＝0和t＝0.02s時(shí)刻，Φ值最大，線圈平面恰在中性面位置，感應(yīng)電動勢為零，而Φ－t圖象在t＝0.01s和t＝0.03s時(shí)刻切線的斜率最大，即Φ的變化率最大，交流電動勢達(dá)到最大值。,題型3　交變電流的變化規(guī)律,,答案：(1)e＝314sin100πt(V)　(2)200V點(diǎn)評：要理解平均電動勢既不是最大電動勢值的一半，也不是等于歷時(shí)一半時(shí)間的瞬時(shí)電動勢，必須由法拉第電磁感應(yīng)定律求解。,C,解析：根據(jù)

12、Em＝NBSω，若風(fēng)速減小到原來的一半時(shí)，則最大感應(yīng)電動勢也變小，所以感應(yīng)電流也變??；根據(jù)轉(zhuǎn)速與周期成反比，可知，若風(fēng)速減小到原來的一半時(shí)，則周期變大為原來兩倍，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。,易錯(cuò)案例剖析,,A,易錯(cuò)分析：本題易錯(cuò)選項(xiàng)及錯(cuò)誤原因分析如下：,正確解答：若從圖示位置開始計(jì)時(shí)，在線圈轉(zhuǎn)動90°的過程中，只有ab邊切割磁感線，相當(dāng)于向右切割，故感應(yīng)電流的方向?yàn)閍→d→c→b→a，為負(fù)方向，大小相當(dāng)于半個(gè)線圈在磁場中轉(zhuǎn)動，