《新设计物理选修3-2人教课改地区专用课件：主题三 3.2 交变电流3.2.1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新设计物理选修3-2人教课改地区专用课件：主题三 3.2 交变电流3.2.1（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、课堂互动探究课前自主梳理课时达标训练 3 2 交变电流 3 2 1 交变电变电 流 学习目标核心提炼 1 知道交变电变电 流 直流的概念 2种电电流 直流 交流 2个特殊位置 中性面 垂直中性面 位置 1个过过程 交变电变电 流的产产生过过程 1个变变化规规律 交变电变电 流的变变化规规 律 2个值值 峰值值 瞬时值时值 2 知道中性面的概念及其特点 3 知道交变电变电 流的产产生原理 会分析线线圈转转 动动一周中电动势电动势 和电电流的变变化规规律及表示方 法 4 掌握并会计计算交变电变电 流的峰值值 瞬时值时值 5 会对对交变电变电 流的图图象进进行分析与计计算 课堂互动探究课前自主梳理课
2、时达标训练 一 交变电流 1 交变电流 大小和方向都随时间时间 做 变变化的电电流叫做交变电变电 流 简简称交流 AC 2 直流 不随时间变时间变 化的电电流称为为直流 DC 都不随时间变时间变 化 的电电流称为为恒定电电流 周期性 方向大小和方向 课堂互动探究课前自主梳理课时达标训练 思考判断 1 交变电变电 流的大小一定随时间变时间变 化 2 大小和方向都不随时间变时间变 化的电电流才是直流电电 3 交变电变电 流的大小可以不变变 但方向一定随时间时间 周期性变变化 4 交变电变电 流不稳稳定 很容易 烧烧坏 家用电电器 课堂互动探究课前自主梳理课时达标训练 二 交变电流的产生 1 正弦式
3、交变电流的产生条件 将闭闭合矩形线线圈置于 磁场场中 并绕绕 磁 场场方向的轴轴 转动转动 如图图1所示 图图1 匀强垂直 匀速 课堂互动探究课前自主梳理课时达标训练 2 两个特殊位置 1 中性面 线线圈平面与磁感线线 时时的位置 S B位置 如图图1中的甲 丙 线线圈处处于中性面位置时时 穿过线过线 圈的 但线线圈中的电电流为为 线线圈每次经过经过 中性面时时 线线圈中感应电应电 流的方向都要改变变 线线圈转动转动 一周 感 应电应电 流的方向改变变 次 2 垂直中性面位置 S B位置 如图图1中的乙 丁 此时时穿过线过线 圈的 为为 电电流 垂直 最大零 两 零最大 课堂互动探究课前自主梳
4、理课时达标训练 思考判断 1 只要线线圈在磁场场中转动转动 就可以产产生交变电变电 流 2 线线圈在通过过中性面时时磁通量最大 电电流也最大 3 线线圈在通过过垂直中性面的平面时电时电 流最大 但磁通量为为零 4 线线圈在通过过中性面时电时电 流的方向发发生改变变 课堂互动探究课前自主梳理课时达标训练 三 交变电流的变化规律 1 瞬时值表达式 从中性面开始计时计时 电动势电动势 e 电压电压 u 电电流i 2 峰值 表达式中的Em Um Im分别为电动势别为电动势 电压电压 和电电流可能达到的最大值值 叫 做峰值值 3 正弦式交变电流 按 规规律变变化的交变电变电 流 简简称正弦式电电流 Em
5、sin tUmsin t Imsin t 正弦 课堂互动探究课前自主梳理课时达标训练 4 其他形式的交变电流 如图图2甲所示的 交变电变电 流 如图图乙所示的为为 交变电变电 流 图图2 锯齿锯齿 形矩形 课堂互动探究课前自主梳理课时达标训练 交变电流的产生 线线圈绕绕OO 轴轴沿逆时针时针 方向匀速转动转动 如图图3甲至丁所示 图图3 要点归纳 课堂互动探究课前自主梳理课时达标训练 1 过程分析 课堂互动探究课前自主梳理课时达标训练 2 两个特殊位置的对比 中性面位置 甲 丙 与中性面垂直位置 乙 丁 位置线线圈平面与磁场场垂直线线圈平面与磁场场平行 磁通量最大零 磁通量变变化率零最大 感应
6、电动势应电动势零最大 感应电应电 流零最大 电电流方向改变变不变变 课堂互动探究课前自主梳理课时达标训练 例1 多选选 如图图4所示为为演示交变电变电 流产产生的装置图图 关于这这个实验实验 下列说说法 正确的是 图图4 精典示例 课堂互动探究课前自主梳理课时达标训练 课堂互动探究课前自主梳理课时达标训练 答案 AC 课堂互动探究课前自主梳理课时达标训练 交变电流的变化特点 1 线线圈转转至与磁感线线平行时时 磁通量的变变化率最大 感应电动势应电动势 最大 故线线圈每转转一周 电动势电动势 最大值值出现现两次 2 线线圈每经过经过 中性面一次 感应电应电 流和感应电动势应电动势 的方向都要改变
7、变一 次 线线圈转动转动 一周 两次经过经过 中性面 感应电动势应电动势 和感应电应电 流的方向 都改变变两次 课堂互动探究课前自主梳理课时达标训练 针对训练1 一闭闭合矩形线线圈abcd绕绕垂直于磁感线线的固定轴轴OO 匀速转动转动 线线圈平面 位于如图图5甲所示的匀强磁场场中 通过线过线 圈的磁通量 随时间时间 t的变变化规规律如图图乙 所示 下列说说法正确的是 图图5 课堂互动探究课前自主梳理课时达标训练 A t1 t3时时刻通过线过线 圈的磁通量变变化率最大 B t1 t3时时刻线线圈中感应电应电 流方向改变变 C t2 t4时时刻线线圈中磁通量最大 D t2 t4时时刻线线圈中感应电
8、动势应电动势 最小 答案 B 课堂互动探究课前自主梳理课时达标训练 交变电流的变化规律 1 交变电流的瞬时值表达式推导 线线圈平面从中性面开始转动转动 如图图6所示 则经过时间则经过时间 t 图图6 1 线线圈转过转过 的角度为为 t 2 ab边边的线线速度跟磁感线线方向的夹夹角 t 要点归纳 课堂互动探究课前自主梳理课时达标训练 课堂互动探究课前自主梳理课时达标训练 2 峰值表达式 3 正弦交变电流的瞬时值表达式 1 从中性面位置开始计时计时 e Emsin t i Imsin t U Umsin t 2 从与中性面垂直的位置开始计时计时 e Emcos t i Imcos t U Umco
9、s t 课堂互动探究课前自主梳理课时达标训练 4 交变电流的图象如图7所示 从中性面开始计时 图图7 课堂互动探究课前自主梳理课时达标训练 易错提醒 1 从不同的位置开始计时计时 得到的交变电变电 流的表达式不同 2 感应电动势应电动势 的峰值值与线线圈的形状和转轴转轴 的位置没有关系 如图图所示 三个不同 形状的线线圈产产生的交变电变电 流的感应电动势应电动势 的峰值值相同 课堂互动探究课前自主梳理课时达标训练 例2 一矩形线线圈 面积积是0 05 m2 共100匝 线线圈电电阻r 2 外接电电阻R 8 线线圈在磁感应应强度B T的匀强磁场场中以n 300 r min的转转速绕绕垂直于磁感线
10、线的轴轴匀速转动转动 如图图8所示 若从中性面开始计时计时 求 精典示例 图图8 课堂互动探究课前自主梳理课时达标训练 解析 1 线线圈转转速n 300 r min 5 r s 角速度 2 n 10 rad s 线线圈产产生的感应电动势应电动势 最大值值Em NBS 50 V 由此得到的感应电动势应电动势 瞬时值时值 表达式为为e Emsin t 50sin 10 t V 课堂互动探究课前自主梳理课时达标训练 确定正弦式电流电动势瞬时值表达式的基本方法 1 确定线线圈转动转动 从哪个位置开始计时计时 以确定瞬时值时值 表达式是正弦规规 律变变化还还是余弦规规律变变化 2 确定线线圈转动转动 的
11、角速度 3 确定感应电动势应电动势 的峰值值Em NBS 4 写出瞬时值时值 表达式e Emsin t或e Emcos t 课堂互动探究课前自主梳理课时达标训练 针对训练2 如图图9所示 匀强磁场场磁感应应强度B 0 1 T 所用矩 形线线圈的匝数n 100 边长边长 lab 0 2 m lbc 0 5 m 以角速度 100 rad s绕绕OO 轴轴匀速转动转动 试试求 1 感应电动势应电动势 的峰值值 2 若从线线圈平面垂直磁感线时线时 开始计时计时 线线圈中瞬时时感应应 电动势电动势 的表达式 图图9 课堂互动探究课前自主梳理课时达标训练 解析 1 由题题可知 S lab lbc 0 2
12、0 5 m2 0 1 m2 感应电动势应电动势 的峰值值Em nBS 100 0 1 0 1 100 V 100 V 314 V 2 若从线线圈平面垂直磁感线时线时 开始计时计时 感应电动势应电动势 的瞬时值时值 e Emsin t 所以e 314sin 100 t V 3 若从线线圈平面平行磁感线时线时 开始计时计时 感应电动势应电动势 的瞬时值时值 表达式为为 e Emcos t 代入数据得e 314cos 100 t V 答案 1 314 V 2 e 314sin 100 t V 3 157 V 课堂互动探究课前自主梳理课时达标训练 1 交变电流的产生 多选选 如图图中哪些情况线线圈中产
13、产生了交变电变电 流 解析 由交变电变电 流的产产生条件可知 轴轴必须须垂直于磁感线线 但对线对线 圈的形状及 转轴转轴 的位置没有特别别要求 故选项选项 B C D正确 答案 BCD 课堂互动探究课前自主梳理课时达标训练 2 交变电流的变化规律 多选选 矩形线线框绕绕垂直于匀强磁场场且在线线框平面内的轴轴匀速 转动时产转动时产 生了交变电变电 流 下列说说法正确的是 A 当线线框位于中性面时时 线线框中感应电动势应电动势 最大 B 当穿过线过线 框的磁通量为为零时时 线线框中的感应电动势应电动势 也为为零 C 当线线框经过经过 中性面时时 感应电动势应电动势 或感应电应电 流的方向就改变变一
14、次 D 线线框经过经过 中性面时时 各边边切割磁感线线的速度为为零 课堂互动探究课前自主梳理课时达标训练 解析 线线框位于中性面时时 线线框平面与磁感线线垂直 穿过线过线 框的磁通量最大 但此 时时切割磁感线线的两边边的速度与磁感线线平行 即不切割磁感线线 所以感应电动势应电动势 等于 零 也即此时时穿过线过线 框的磁通量的变变化率等于零 感应电动势应电动势 或感应电应电 流的方向在 此时时刻改变变 线线框垂直于中性面时时 穿过线过线 框的磁通量为为零 但切割磁感线线的两边边 都是垂直切割 有效切割速度最大 所以感应电动势应电动势 最大 即此时时穿过线过线 框的磁通 量的变变化率最大 故选项选
15、项 C D正确 答案 CD 课堂互动探究课前自主梳理课时达标训练 3 交变电流的瞬时值表达式 多选选 如图图10所示 一单单匝闭闭合线线圈在匀强磁场场中绕绕垂 直于磁场场方向的转轴转轴 匀速转动转动 转动过转动过 程中线线框中产产生的感应电动势应电动势 的瞬时值时值 为为e 0 5sin 20t V 由该该表达式可推知以下哪些物理量 图图10 A 匀强磁场场的磁感应应强度B 线线框的面积积 C 穿过线过线 框的磁通量的最大值值D 线线框转动转动 的角速度 课堂互动探究课前自主梳理课时达标训练 解析 根据单单匝闭闭合线线圈正弦式交变电变电 流的表达式e BS sin t 可得 20 rad s
16、而磁通量的最大值值的表达式为为 BS 所以可以根据BS 0 5求出磁通量的最大 值值 故选项选项 B C正确 答案 CD 课堂互动探究课前自主梳理课时达标训练 4 交变电流图象的分析 一只矩形线线圈在匀强磁场场中绕绕垂直于磁感线线的轴轴匀速转动转动 穿过线过线 圈的磁通量随时间变时间变 化的图图象如图图11甲所示 则则下列说说法正确的是 图图11 A t 0时时刻 线线圈平面与中性面垂直 B t 0 01 s时时刻 的变变化率最大 C t 0 02 s时时刻 感应电动势应电动势 达到最大 D 该线该线 圈相应产应产 生的感应电动势应电动势 的图图象如图图乙所示 课堂互动探究课前自主梳理课时达标训练 解析 t 0时时刻 穿过线过线 圈的磁通量最大 线线圈处处于中性面的位置 选项选项 A错误错误 t 0 01 s时时刻 的变变化率最大 选项选项 B正确 t 0 02 s时时刻 穿过线过线 圈的磁通 量最大 线线圈处处于中性面的位置 磁通量变变化率为为零 电动势为电动势为 零 选项选项 C D 错误错误 答案 B 课堂互动探究课前自主梳理课时达标训练
