《高中物理 3.2 交变电流是怎样产生的精品课件 鲁科版选修3-2》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高中物理 3.2 交变电流是怎样产生的精品课件 鲁科版选修3-2(42页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、第2节交变电流是怎样产生的,课标定位,学习目标:1.理解交变电流的产生原理,掌握中性面的特点 2掌握交变电流的变化规律,熟悉正弦交变电流的瞬时值表达式和图象 3学会灵活运用正弦交变电流的图象和三角函数表达式解决问题 重点难点:1.交变电流的原理及其规律 2交变电流图象的分析及应用,核心要点突破,课堂互动讲练,知能优化训练,第2节,课前自主学案,课前自主学案,一、交流发电机 1原理:由法拉第_可知,只要通过闭合导体的_发生变化,就可以产生感应电动势和_ 2构造:发电机主要由_ (电枢)和_两部分组成 3种类,电磁感应定律,磁通量,线圈,感应电流,磁极,磁极,电枢,电枢,磁极,二、交变电流的产生原
2、理 1产生方法:闭合线圈在匀强磁场中绕_于磁场的轴匀速_ 2过程分析 图321 3中性面:线圈平面与磁场_的位置,垂直,转动,垂直,思考感悟 线圈转一周有几次经过中性面?电流方向改变几次? 提示:线圈每转一周,两次经过中性面位置,每经过中性面位置时,电流方向改变,所以线圈每转一周,电流方向改变两次,三、交变电流的变化规律 1正弦式交变电流:按_规律变化的交变电流 2函数和图象,正弦,注:表达式中Em、Um、Im分别是电动势、电压和电流的最大值,而e、u、i则是这几个量的瞬时值,核心要点突破,一、交变电流的产生原理 1典型模型:在匀强磁场中,绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈里产生的是交变电流实
3、验装置如图322所示 图322,2过程分析:如图323所示,图甲中,导体不切割磁感线,线圈中无感应电流;图乙中,导体AB、CD垂直切割磁感线,线圈中感应电流最大,且电流方向为BADCB;图丙中,导体又不切割磁感线,线圈中无感应电流;图丁中,导体AB,CD又垂直切割磁感线,线圈中感应电流最大,且电流方向为ABCDA;由丁图再转动又回到甲图,如此循环周而复始,图323,S表示线圈的面积,SL1L2.上式可以写成:eEmsin t.其中Em是感应电动势的最大值,也叫峰值 感应电动势按正弦规律变化,因此这种交变电流叫做正弦交流电若从最大值位置计时,可以推导出感应电动势的余弦表达式,图324,即时应用(
4、即时突破,小试牛刀) 1(2011年温州高二检测)一个矩形线圈abcd,已知ab为L1,ad为L2,在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO轴以角速度(从图325中位置开始)匀速转动,则线圈中感应电动势的大小为(),图325,二、交变电流的“四值”的比较,特别提醒:产生正弦交流电的条件:匀强磁场、转轴与磁场垂直、线圈匀速转动与转轴位置和线圈形状无关因此,在图326中,只要线圈的匝数n、磁感应强度B、转动角速度和线圈面积S一定,产生的感应电动势的最大值Em也就确定了(EmnBS),图326,即时应用(即时突破,小试牛刀) 2如图327所示,在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一匝数为N的矩形线圈,其面积为
5、S,电阻为r,线圈两端外接一电阻为R的用电器和一个交流电压表若线圈绕对称轴OO以角速度做匀速转动,则线圈从图示位置转过90的过程中,下列说法正确的是() 图327,三、正弦交变电流的图象及特殊位置的特点 1用图象描述交变电流的变化规律(在中性面时t0),2图象中可以解读的信息 (1)交变电流的最大值Im、Em、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i、e随时间的变化规律,3特殊位置(时刻)物理量的特点,即时应用(即时突破,小试牛刀) 3一只矩形线圈
6、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的变化图象如图328所示,则下列说法中,不正确的是() 图328,At0时刻,线圈平面位于中性面 Bt0.01 s时刻,穿过线圈平面的磁通量的变化率最大 Ct0.02 s时刻,线圈中有最大感应电动势 Dt0.03 s时刻,线圈中有最大感应电流,解析:选A.在产生正弦交流电的过程中,穿过线圈的磁通量最大时(即在中性面时),感应电动势最小,为零;反之,当穿过线圈的磁通量最小时,产生的感应电动势和感应电流却最大由图可知,t0时,0,线圈平面与中性面垂直;t0.01 s时,0,感应电动势最大,即穿过线圈平面的磁通量变化率最大;t0.02 s
7、时,0,感应电动势最大;t0.03 s与t0.01 s时的感应电流相等,都为最大值,课堂互动讲练,在交变电流的产生实验中,关于中性面,下列说法不正确的是() A此时线圈各边都不切割磁感线,感应电流等于零 B磁感线垂直于该时刻的线圈平面,所以磁通量最大,磁通量的变化率最大 C线圈平面每次经过中性面时,感应电流的方向一定会发生改变 D线圈平面处于跟中性面垂直的位置时,磁通量的变化率最大,感应电动势、感应电流均最大,电流方向不变,【答案】B,图329,【答案】(1)e50sin10t V(2)43.3 V 【方法总结】交变电流瞬时表达式问题的破解程序:观察线圈的转动轴是否与磁感线垂直;从中性面开始计时,电动势是按正弦规律变化;从线圈转到与磁感线平行时开始计时,电动势是按余弦规律变化;计算电动势最大值和角速度,写出电动势的瞬时表达式,(2010年高考广东理综卷改编)如图3210是某种正弦式交变电压的波形图,由图可确定该电压的(),图3210,A周期是0.01 s B最大值是311 V C有效值是311 V D表达式为u220sin100t(V),【答案】B,变式训练一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时,产生的交变电动势的图象如图3211所示,则() 图3211,