《高中物理课件：第一节《交变电流的产生和变化规律》（人教版选修3-2）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理课件：第一节《交变电流的产生和变化规律》（人教版选修3-2）（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一第一节交交变电流的流的产生和生和变化化规律律 核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练知能优化训练知能优化训练第一节第一节课前自主学案课前自主学案目标概览目标概览目标概览目标概览学学习目目标：1.知道什么是交知道什么是交变电流流2理解交理解交变电流的流的产生及生及变化化规律律3了了解解正正弦弦交交流流电的的图象象和和三三角角函函数数表表达达式式重重点点难点点：1.交交变电流流产生生的的物物理理过程程的的分分析及中性面的特点析及中性面的特点2交交变电流流产生的物理生的物理过程的分析及程的分析及图象象的表达的表达课前自主学案课前自主学案一、交一、交变电流的流的产生生1交交变电流流：大大
2、小小和和方方向向都都随随时间做做_变化化的的电流流叫叫交交变电流流，简称称交交流流2实验装装置置：如如图1711甲甲所所示示，当当磁磁场中中的的线圈圈转动时，流流过电流流表表的的电流流方方向向就会就会发生改生改变，产生交生交变电流流3过程分析：具体分析可从程分析：具体分析可从图中看出，在中看出，在图甲所示位置甲所示位置时，线圈中无圈中无电流；流；周期性周期性图1711在在线圈圈由由图甲甲所所示示位位置置转到到图乙乙所所示示位位置置的的过程中，程中，AB边中中电流流向流流向为_；在在线圈由圈由图丙所示位置丙所示位置转到到图丁所示位置的丁所示位置的过程中，程中，CD边中中电流方向流方向为_；当；当
3、线圈圈转到到图乙和乙和图丁所示位置丁所示位置时，线圈中的圈中的电流流_从从B到到A从从C到到D最大最大二、交二、交变电流的流的图象和象和变化化规律律1正弦交正弦交变电流的瞬流的瞬时值表达式表达式i_u_e_其中其中i、u、e分分别表示表示电流、流、电压、电动势的的_，Im、Um、Em分分别表示表示电流、流、电压、电动势的的_ImsintUmsintEmsint瞬瞬时值最大最大值2正正弦弦交交变电流流的的图象象：如如图1712所所示示图17123几种不同几种不同类型的交型的交变电流流实际应用用中中，交交变电流流有有不不同同的的变化化规律律，常常见的有以下几种，如的有以下几种，如图1713所示所示
4、图1713核心要点突破核心要点突破二、交二、交变电流的瞬流的瞬时值表达式的推表达式的推导图1714设线圈圈从从中中性性面面起起经时间t转过角角度度，那那么么t，此此时两两边ab、cd速速度度方方向向与与磁磁感感线方方向向的的夹角角分分别为t和和(180t)，如如图1714所所示示，它它们产生生的的感感应电动势同同向相加，整个向相加，整个线圈中的感圈中的感应电动势为：此此时加加在在电路路的的某某一一段段电阻阻R上上的的电压瞬瞬时值：uiRImRsintUmsint.特特别提醒：提醒：求解交求解交变电动势瞬瞬时值的步的步骤：(1)确定确定线圈圈转动是从哪个位置开始是从哪个位置开始计时(2)确定表达
5、式是正弦确定表达式是正弦还是余弦是余弦(3)确定确定转动的角速度的角速度及及N、B、S等等(4)求出峰求出峰值Em，写出表达式，代入角度求，写出表达式，代入角度求瞬瞬时值三、三、对正弦交正弦交变电流的流的图象的理解象的理解正正弦弦交交变电流流随随时间变化化情情况况可可以以从从图象象上上表表示示出出来来，图象象描描述述的的是是交交变电流流随随时间变化化的的规律律，它它是是一一条条正正弦弦曲曲线，如如图1715所示所示图1715从从图象中可以解象中可以解读到以下信息：到以下信息：1交交变电流流的的电流流最最大大值Im、电动势最最大大值Em、周期、周期T.2因因线圈圈在在中中性性面面时感感应电动势、
6、感感应电流流均均为零零，磁磁通通量量最最大大，所所以以可可确确定定线圈圈位位于中性面的于中性面的时刻刻3找出找出线圈平行磁感圈平行磁感线的的时刻刻4判断判断线圈中磁通量的圈中磁通量的变化情况化情况5分析判断分析判断i、e随随时间的的变化化规律律课堂互动讲练课堂互动讲练一矩形一矩形线圈，圈，绕垂直于匀垂直于匀强强磁磁场并位并位于于线圈平面内的固定圈平面内的固定轴转动，线圈中的感圈中的感应电动势e随随时间t的的变化如化如图1716所示，所示，以下以下说法中正确的法中正确的选项是是()对交交变电流的流的图象的理解象的理解例例例例1 1图1716At1时时刻通刻通过线过线圈的磁通量圈的磁通量为为零零B
7、t2时时刻通刻通过线过线圈的磁通量的圈的磁通量的绝对值绝对值最大最大Ct3时时刻刻通通过过线线圈圈的的磁磁通通量量变变化化率率的的绝绝对对值值最大最大D每每当当e变变换换方方向向时时，通通过过线线圈圈的的磁磁通通量量的的绝对值绝对值都都为为最大最大【思思路路点点拨拨】解解答答此此题题时时应应注注意意把把握握以以下下三点：三点：(1)线线圈圈经经过过中中性性面面时时，磁磁通通量量最最大大但但磁磁通通量量变变化率化率为为零零(2)线线圈圈平平面面与与中中性性面面垂垂直直时时，磁磁通通量量为为零零，但磁通量但磁通量变变化率最大化率最大(3)线线圈圈中中产产生生的的感感应应电电动动势势与与磁磁通通量量
8、的的变变化化率成正比率成正比【自自主主解解答答】t1、t3时刻刻线圈圈中中的的感感应电动势e0，故故为线圈圈通通过中中性性面面的的时刻刻，线圈圈的的磁磁通通量量为最最大大，磁磁通通量量的的变化化率率为零零，故故A、C不不对t2时刻刻eEm，是是线圈圈平平面面转至至与与磁磁感感线平行的平行的时刻，磁通量刻，磁通量为零，零，B也不也不对每每当当e变换方方向向时，也也就就是是线圈圈通通过中中性性面面的的时刻刻，通通过线圈圈的的磁磁通通量量的的绝对值最最大大，所以所以D正确正确【答案答案】D【点点评】图象象可可直直观简捷捷地地反反映映物物理理量量间的关系，的关系，对物理物理图象的分析要点是：象的分析要
9、点是：一一看看：看看“轴、看看“线、看看“斜斜率率、看看“点点二二变：掌掌握握“图与与图、“图与与式式和和“图与与物之物之间的的对应关系关系三判：在此根底上三判：在此根底上进行正确的分析、判断行正确的分析、判断变式式训练1处在在匀匀强强磁磁场中中的的矩矩形形线圈圈abcd，以以恒恒定定的的角角速速度度绕ab边转动，磁磁场方方向向平平行行于于纸面面并并与与ab垂垂直直在在t0时刻刻，线圈圈平平面面与与纸面面重重合合(如如图1717甲甲)，线圈圈的的cd边离离开开纸面面向向外外运运动假假设规定定由由abcda方方向向的的感感应电流流为正正，那那么么能能反反映映线圈圈中中感感应电流流i随随时间t变化
10、化的的图线是是()图1717解析：解析：选C.由右手定那么或者楞次定律可以由右手定那么或者楞次定律可以确定开始确定开始时刻感刻感应电流方向流方向为cdabc跟跟规定的正方向相同，而且定的正方向相同，而且该时刻感刻感应电流最大，流最大，应选C.错选的主要原的主要原因是方向判断不清和起始因是方向判断不清和起始时刻的刻的电流是最大流是最大还是最小搞不清，是最小搞不清，说明明对中性面中性面这个概念和个概念和法拉第法拉第电磁感磁感应定律理解不透定律理解不透如如图1718所示有一所示有一闭合的正方形合的正方形线圈，匝数圈，匝数N100，边长为10 cm，线圈圈总电阻阻为10 .线圈圈绕OO轴在在B0.5
11、T的的匀匀强强磁磁场中匀速中匀速转动，每分，每分钟转1500转，求求线圈平面从圈平面从图示位置示位置转过30角角时，感，感应电动势的的值是多少？是多少？交交变电流的瞬流的瞬时表达式表达式例例例例2 2图1718【解析解析】由由题给条件可知：条件可知：N100匝匝，B0.5 T，f1500 r/min25 Hz，2f50 rad/s，S0.01 m2.所以感所以感应电动势的最大的最大值为EmNBS100500.01 V78.5 V，从从图示位置示位置(即中性面位置即中性面位置)开始开始计时，产生生交交变电动势的瞬的瞬时值表达式表达式为eEmsint，所以，所以转过30角角时的的电动势【答案答案】
12、39.3 V【点点评】求解交求解交变电流瞬流瞬时值时可分三步：可分三步：(1)确确立立线圈圈从从哪哪个个位位置置开开始始计时，进而而确确立表达式是正弦立表达式是正弦还是余弦形式；是余弦形式；(2)识记EmnBS，解解题中中可可直直接接代代入入，不必推不必推导(3)按通式按通式eEmsint或或eEmcost代入代入Em及及的具体数的具体数值解析：解析：选C.交交变电动势瞬瞬时值表达式表达式为eEmsint，而，而EmNBS.当当加倍而加倍而S减半减半时，Em不不变，故，故C选项正确正确如如图1719所示，匀所示，匀强强磁磁场B0.1 T，所用矩形，所用矩形线圈的匝数圈的匝数n100匝，匝，边长ab0.2 m，bc0.5 m，以角速度，以角速度100 rad/s绕OO轴匀速匀速转动当当线圈平面通圈平面通过中性面中性面时开始开始计时试求：求：交交变电流平均流平均值的求法的求法例例例例3 3图1719【答案答案】(1)e314 sin100t V(2)200 V答案：答案：1102 C
