《（新课标）2018-2019学年高考物理 主题三 电磁感应及其应用 3.2 交变电流 3.2.1 交变电流课件 新人教版选修3-2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（新课标）2018-2019学年高考物理 主题三 电磁感应及其应用 3.2 交变电流 3.2.1 交变电流课件 新人教版选修3-2（35页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、3.2 交变电流,3.2.1 交变电流,一、交变电流 1.交变电流：大小和方向都随时间做_变化的电流叫做交变电流，简称交流(AC)。 2.直流：_不随时间变化的电流称为直流(DC)，_都不随时间变化的电流称为恒定电流。,周期性,方向,大小和方向,思考判断 (1)交变电流的大小一定随时间变化。( ) (2)大小和方向都不随时间变化的电流才是直流电。 ( ) (3)交变电流的大小可以不变，但方向一定随时间周期性变化。 ( ) (4)交变电流不稳定，很容易“烧坏”家用电器。 ( ),二、交变电流的产生 1.正弦式交变电流的产生条件：将闭合矩形线圈置于_磁场中，并绕_磁场方向的轴_转动。如图1所示。
2、图1,匀强,垂直,匀速,2.两个特殊位置 (1)中性面：线圈平面与磁感线_时的位置。(SB位置，如图1中的甲、丙) 线圈处于中性面位置时，穿过线圈的_，但线圈中的电流为_。 线圈每次经过中性面时，线圈中感应电流的方向都要改变，线圈转动一周，感应电流的方向改变_次。 (2)垂直中性面位置(SB位置，如图1中的乙、丁) 此时穿过线圈的为_，电流_。,垂直,最大,零,两,零,最大,思考判断 (1)只要线圈在磁场中转动，就可以产生交变电流。( ) (2)线圈在通过中性面时磁通量最大，电流也最大。 ( ) (3)线圈在通过垂直中性面的平面时电流最大，但磁通量为零。 ( ) (4)线圈在通过中性面时电流的
3、方向发生改变。 ( ),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，电动势：e_，电压：u_，电流i_。 2.峰值：表达式中的Em、Um、Im分别为电动势、电压和电流可能达到的最大值，叫做峰值。 3.正弦式交变电流：按_规律变化的交变电流，简称正弦式电流。,Emsin t,Umsin t,Imsin t,正弦,4.其他形式的交变电流：如图2甲所示的_交变电流，如图乙所示的为_交变电流。 图2,锯齿形,矩形,交变电流的产生,线圈绕OO轴沿逆时针方向匀速转动，如图3甲至丁所示。 图3,要点归纳,1.过程分析,2.两个特殊位置的对比,例1 (多选)如图4所示为演示交变电流产生的装置图
4、，关于这个实验，下列说法正确的是( ) 图4,精典示例,答案 AC,交变电流的变化特点 (1)线圈转至与磁感线平行时，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，故线圈每转一周，电动势最大值出现两次。 (2)线圈每经过中性面一次，感应电流和感应电动势的方向都要改变一次。线圈转动一周，两次经过中性面，感应电动势和感应电流的方向都改变两次。,针对训练1 一闭合矩形线圈abcd绕垂直于磁感线的固定轴OO匀速转动，线圈平面位于如图5甲所示的匀强磁场中。通过线圈的磁通量随时间t的变化规律如图乙所示，下列说法正确的是( ) 图5,A.t1、t3时刻通过线圈的磁通量变化率最大 B.t1、t3时刻线圈中感应电流方向改
5、变 C.t2、t4时刻线圈中磁通量最大 D.t2、t4时刻线圈中感应电动势最小,答案 B,交变电流的变化规律,1.交变电流的瞬时值表达式推导 线圈平面从中性面开始转动，如图6所示，则经过时间t： 图6 (1)线圈转过的角度为t。 (2)ab边的线速度跟磁感线方向的夹角t。,要点归纳,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 eEmsin t，iImsint，UUmsin t。 (2)从与中性面垂直的位置开始计时 eEmcost，iImcost，UUmcos t。,4.交变电流的图象如图7所示，从中性面开始计时 图7,易错提醒 (1)从不同的位置开始计时，得到的
6、交变电流的表达式不同。 (2)感应电动势的峰值与线圈的形状和转轴的位置没有关系。如图所示，三个不同形状的线圈产生的交变电流的感应电动势的峰值相同。,例2 一矩形线圈，面积是0.05 m2，共100匝，线圈电阻r2 ，外接电阻R8 ，线圈在磁感应强度B T的匀强磁场中以n300 r/min的转速绕垂直于磁感线的轴匀速转动，如图8所示，若从中性面开始计时，求：,精典示例,图8,解析 (1)线圈转速n300 r/min5 r/s，角速度2n10 rad/s， 线圈产生的感应电动势最大值EmNBS50 V， 由此得到的感应电动势瞬时值表达式为eEmsin t50sin (10t) V。,确定正弦式电流
7、电动势瞬时值表达式的基本方法 (1)确定线圈转动从哪个位置开始计时，以确定瞬时值表达式是正弦规律变化还是余弦规律变化。 (2)确定线圈转动的角速度。 (3)确定感应电动势的峰值EmNBS。 (4)写出瞬时值表达式eEmsin t或eEmcos t。,针对训练2 如图9所示，匀强磁场磁感应强度B0.1 T，所用矩形线圈的匝数n100，边长lab0.2 m，lbc0.5 m，以角速度100 rad/s绕OO轴匀速转动。试求：,(1)感应电动势的峰值； (2)若从线圈平面垂直磁感线时开始计时，线圈中瞬时感应电动势的表达式；,图9,解析 (1)由题可知：Slablbc0.20.5 m20.1 m2，感
8、应电动势的峰值EmnBS1000.10.1100 V100 V314 V。 (2)若从线圈平面垂直磁感线时开始计时，感应电动势的瞬时值eEmsin t 所以e314sin (100t) V (3)若从线圈平面平行磁感线时开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为 eEmcos t，代入数据得e314cos (100t) V,答案 (1)314 V (2)e314sin (100t) V (3)157 V,1.(交变电流的产生)(多选)如图中哪些情况线圈中产生了交变电流( ) 解析 由交变电流的产生条件可知，轴必须垂直于磁感线，但对线圈的形状及转轴的位置没有特别要求，故选项B、C、D正确。 答案 BC
9、D,2.(交变电流的变化规律)(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,解析 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
10、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，故选项C、D正确。 答案 CD,3.(交变电流的瞬时值表达式)(多选)如图10所示，一单匝闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，转动过程中线框中产生的感应电动势的瞬时值为e0.5sin (20t) V，由该表达式可推知以下哪些物理量( ) 图10 A.匀强磁场的磁感应强度 B.线框的面积 C.穿过线框的磁通量的最大值 D.线框转动的角速度,解析 根据单匝闭合线圈正弦式交变电流的表达式eBSsin t，可得20 rad/s，而磁通量的最大值的表达式为BS，所以可以根
11、据BS0.5求出磁通量的最大值。故选项B、C正确。 答案 CD,4.(交变电流图象的分析)一只矩形线圈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变化的图象如图11甲所示。则下列说法正确的是( ) 图11 A.t0时刻，线圈平面与中性面垂直 B.t0.01 s时刻，的变化率最大 C.t0.02 s时刻，感应电动势达到最大 D.该线圈相应产生的感应电动势的图象如图乙所示,解析 t0时刻，穿过线圈的磁通量最大，线圈处于中性面的位置，选项A错误；t0.01 s时刻，的变化率最大，选项B正确；t0.02 s时刻，穿过线圈的磁通量最大，线圈处于中性面的位置，磁通量变化率为零，电动势为零，选项C、D错误。 答案 B,
