1.交變電流: 隨時間做周期性變化的電流叫作交變電流,簡稱交流.2.直流: 不隨時間變化的電流稱為直流.3.恒定電流: 和 不隨時間變化的電流.
4.圖像特點(diǎn).(1)恒定電流的圖像是一條 的直線.(2)交變電流的圖像隨 做周期性變化,如下圖為正弦式交變電流的圖像.
知識點(diǎn)二　交變電流的產(chǎn)生
如圖所示是交流發(fā)電機(jī)的示意圖.裝置中兩磁極之間產(chǎn)生的磁場可近似為勻強(qiáng)磁場,為了便于觀察,圖中只畫出了其中的一匝線圈.線圈的AB邊連在金屬滑環(huán)K上,CD邊連在滑環(huán)L上;導(dǎo)體做的兩個電刷E、F分別壓在兩個滑環(huán)上,線圈在轉(zhuǎn)動時可以通過滑環(huán)和電刷保持與外電路的連接.假定線圈沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動.
(1)線圈轉(zhuǎn)動過程中,始終不切割磁感線的是 邊;能切割磁感線的是 邊,但在圖中 位置也不切割磁感線.
答案:磁通量最大,線圈的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流為0.
(2)線圈在甲、丙位置時,磁通量、感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流具有怎樣的特點(diǎn)?
知識點(diǎn)三　交變電流的變化規(guī)律
1.中性面:線圈轉(zhuǎn)到與磁場方向 時線圈平面所在的位置.2.設(shè)t=0時線圈剛好轉(zhuǎn)到中性面位置,此時導(dǎo)線的速度方向剛好與磁感線平行,因此感應(yīng)電動勢為0.設(shè)線圈旋轉(zhuǎn)的角速度為ω,經(jīng)過時間t,則線圈上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的變化規(guī)律為e= ,式中Em是常數(shù),表示電動勢可能達(dá)到的最大值.當(dāng)負(fù)載為純電阻用電器時,負(fù)載兩端的電壓u、流過的電流i的變化規(guī)律分別為 u= ,i= .式中Um和Im分別是電壓和電流的最大值,也叫 ,e、u和i分別是相應(yīng)的物理量的 .?3.正弦式交變電流:按 變化的交變電流,簡稱正弦式電流.閱讀教材,了解幾種常見交變電流的波形.
1.交流發(fā)電機(jī)的基本組成部分:產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的線圈(通常叫作電樞)和產(chǎn)生磁場的磁體.不論哪種發(fā)電機(jī),轉(zhuǎn)動的部分都叫 ,不動的部分都叫 .2.交流發(fā)電機(jī)的分類:電樞轉(zhuǎn)動,磁極不動的發(fā)電機(jī),叫作 發(fā)電機(jī);如果磁極轉(zhuǎn)動,電樞不動,線圈中同樣會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,這種發(fā)電機(jī)叫作 發(fā)電機(jī).3.能量轉(zhuǎn)化:發(fā)電機(jī)將 轉(zhuǎn)化為 ,輸送給外電路.
1.交流電源沒有正負(fù)極之分.( )2.當(dāng)線圈中的磁通量最大時,產(chǎn)生的電流也最大.( )3.交變電流是指按正弦規(guī)律變化的電流.( )4.線圈繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的交變電流是正弦式交變電流.( )5.線圈轉(zhuǎn)一周兩次經(jīng)過中性面,每轉(zhuǎn)一周電流方向改變一次.( )6.線圈繞垂直于磁場的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動的過程中產(chǎn)生了正弦式交變電流,其感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流的圖像形狀是一致的.( )
探究一　交變電流和直流
把兩個發(fā)光顏色不同的發(fā)光二極管并聯(lián)成部分電路,注意使二者正、負(fù)極的方向不同,如圖所示.
1.把上面電路的A、B端分別接在干電池的兩極時,可以觀察到的現(xiàn)象是什么?此現(xiàn)象說明了什么?
答案:接在干電池兩極時,只有一個發(fā)光二極管會亮.說明干電池供給的電流方向不隨時間變化,是直流.
2.把上面電路的A、B端分別連接到教學(xué)用發(fā)電機(jī)的兩端,如圖所示.轉(zhuǎn)動手柄,可以觀察到的現(xiàn)象是什么?說明了什么?
答案:兩個發(fā)光二極管交替發(fā)光.說明教學(xué)用發(fā)電機(jī)供給的電流方向隨時間變化,是交流.
1.交變電流與直流的區(qū)別.交變電流的方向是周期性變化的,但交變電流的大小不一定變化,例如電子電路中的矩形脈沖.直流的方向不隨時間變化,但大小可能變化;恒定直流的大小、方向都不隨時間變化.2.交變電流能變成直流.交變電流經(jīng)過電子電路的處理能變成直流.例如學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生電源和日常使用的各種充電器都能把交變電流變成直流.
【典例1】下列圖像表示交變電流的是(　　)
解析:交變電流與直流的區(qū)別在于電流方向是否隨時間變化.A、B、C中電流的方向沒有發(fā)生變化,不是交變電流,D圖中電流大小和方向都隨時間做周期性變化,是交變電流.
【變式】下列各圖所示電流是正弦式交變電流的是(　　)
解析:正弦式交變電流的大小和方向按正弦規(guī)律變化,D正確.
探究二　交變電流的產(chǎn)生
下圖是交流發(fā)電機(jī)的示意圖.裝置中兩磁極之間產(chǎn)生的磁場可近似為勻強(qiáng)磁場,為了便于觀察,圖中只畫出了其中的一匝線圈,線圈在轉(zhuǎn)動時可以通過滑環(huán)和電刷保持與外電路的連接.假定線圈沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動.
1.線圈在甲、乙、丙、丁四個位置時,磁場方向與線圈平面什么關(guān)系?通過線圈的磁通量情況如何?線圈各邊切割磁感線的情況如何?線圈中有無感應(yīng)電流?
答案:圖甲:磁場方向與線圈平面垂直;穿過線圈的磁通量最大;線圈的各邊都不切割磁感線;線圈中無感應(yīng)電流.圖乙:磁場的方向與線圈平面平行;穿過線圈的磁通量為0;AB、CD邊垂直切割磁感線;線圈中的感應(yīng)電流最大.圖丙:磁場方向與線圈平面垂直;穿過線圈的磁通量最大;線圈的各邊都不切割磁感線;線圈中無感應(yīng)電流.圖丁:磁場的方向與線圈平面平行;穿過線圈的磁通量為0;AB、CD邊垂直切割磁感線;線圈中的感應(yīng)電流最大.
2.分析甲到乙、乙到丙、丙到丁、丁到甲過程中線圈ABCD中電流的方向并填寫到橫線上.
答案:甲→乙,電流沿DCBA方向;乙→丙,電流沿DCBA方向;丙→丁,電流沿ABCD方向;丁→甲,電流沿ABCD方向.
3.在線圈中若取電流沿DCBA方向?yàn)檎较?在下圖中大致畫出感應(yīng)電流隨時間變化的圖像.
答案:感應(yīng)電流隨時間變化的圖像如下,為正弦曲線.
1.正弦式交變電流的產(chǎn)生:將閉合矩形線圈置于勻強(qiáng)磁場中,并使其繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動.2.中性面:線圈平面與磁場方向垂直時,線圈中的磁通量最大,感應(yīng)電流為0,這樣的位置叫中性面.
3.線圈位于兩個特殊位置時的特點(diǎn).
【典例2】如圖所示,一個矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)軸OO'與磁場方向垂直,線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢.下列說法正確的是(　　)
A.線圈平面與磁場垂直時,穿過線圈的磁通量為0B.線圈平面與磁場垂直時,磁通量變化最快C.線圈平面與磁場平行時,感應(yīng)電動勢為0D.線圈平面與磁場平行時,感應(yīng)電動勢最大
解析:線圈平面與磁場垂直時,通過線圈的磁通量最大,磁通量變化最慢,故選項(xiàng)A、B錯誤.線圈平面與磁場平行時,ab邊、cd邊運(yùn)動方向與磁感線方向垂直,感應(yīng)電動勢最大,故選項(xiàng)C錯誤,選項(xiàng)D正確.
【典例3】(多選)如圖所示,一面積為S的單匝矩形線圈處于有界勻強(qiáng)磁場中,下列操作能使線圈中產(chǎn)生交變電流的是(　　)
A.將線圈水平向右勻速拉出磁場B.使線圈以O(shè)O'為軸勻速轉(zhuǎn)動C.使線圈以ab為軸勻速轉(zhuǎn)動D.使磁場按B=B0sin ωt規(guī)律變化
解析:將線圈水平向右勻速拉出磁場,穿過線圈的磁通量均勻變化,產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電流,選項(xiàng)A錯誤.線圈繞任一垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動時,穿過線圈的磁通量變化都不均勻,感應(yīng)電流的大小、方向都會周期性變化,會產(chǎn)生交變電流,選項(xiàng)B、C正確.磁場以B=B0sin ωt規(guī)律變化,穿過線圈的磁通量按正弦規(guī)律變化,感應(yīng)電流的大小、方向都會變化,會產(chǎn)生正弦式交變電流,選項(xiàng)D正確.
探究三 交變電流的變化規(guī)律
圖甲是教學(xué)用發(fā)電機(jī)的原理圖,設(shè)t=0時線圈剛好轉(zhuǎn)到中性面位置,此時導(dǎo)線AB、CD的速度方向剛好與磁感線平行,設(shè)線圈轉(zhuǎn)動的角速度為ω,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,AB和CD的長度為l,AD和BC的長度為d,則經(jīng)過時間t,線圈轉(zhuǎn)過的角度θ=ωt,其剖面圖如圖乙所示.
1.若圖甲所示交流發(fā)電機(jī)有一匝線圈,則線圈轉(zhuǎn)至圖乙所示位置產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小是多少?嘗試按照以下思路推導(dǎo)線圈在圖乙所示位置時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢.
2.若圖甲所示交流發(fā)電機(jī)有N匝線圈,則線圈轉(zhuǎn)至圖乙所示位置產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小是多少?
答案:若線圈有N匝,則相當(dāng)于N個完全相同的電源串聯(lián),所以線圈轉(zhuǎn)至圖乙所示位置產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為e=NωBSsin ωt.
3.當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到與磁場方向平行的位置時,感應(yīng)電動勢處于怎樣的值?線圈給外電路電阻R供電,設(shè)線圈本身電阻為r,請推導(dǎo)此時電路中電流及電阻R兩端電壓的表達(dá)式.
4.如何推導(dǎo)電路中電流的瞬時值表達(dá)式及電阻R兩端電壓的瞬時值表達(dá)式?
1.正弦式交變電流的表達(dá)式.
說明:其中Em、Um和Im分別是電動勢、路端電壓、電流的最大值,也叫峰值,而e、u、i是相應(yīng)的物理量的瞬時值.這種按正弦規(guī)律變化的交變電流叫作正弦式交變電流,簡稱正弦式電流.
2.正弦式交變電流的峰值.(1)當(dāng)線圈平面與磁場平行時,線圈中的感應(yīng)電動勢達(dá)到峰值,且滿足Em=NBSω.(2)正弦式交變電流的峰值由線圈匝數(shù)N、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、轉(zhuǎn)動角速度ω和線圈面積S決定,與線圈的形狀無關(guān),與轉(zhuǎn)軸的位置無關(guān).3.正弦式交變電流的產(chǎn)生條件:(1)勻強(qiáng)磁場;(2)線圈勻速轉(zhuǎn)動;(3)線圈的轉(zhuǎn)軸垂直于磁場方向.
【典例4】(多選)如圖所示,一單匝閉合導(dǎo)體線框在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的軸OO'勻速轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)動過程中線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式為e=0.5sin 20t(V),由該表達(dá)式可知(　　)
A.線框的面積B.線框轉(zhuǎn)動的角速度C.勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度D.穿過線框的磁通量的最大值
解析:根據(jù)正弦式交變電流的感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式e=NBSωsin ωt,可得ω=20 rad/s,而穿過線框的磁通量的最大值為Φm=BS,所以可以根據(jù)Em=NBSω=0.5 V求出穿過線圈磁通量的最大值Φm=0.025 Wb,無法求出勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度和線框的面積,故選項(xiàng)B、D正確,選項(xiàng)A、C錯誤.
【典例5】(2022·廣東深圳)如圖所示,KLMN是一個單匝的豎直矩形導(dǎo)線框,全部處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平方向的勻強(qiáng)磁場中,線框面積為S,MN邊水平,線框繞某豎直固定軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動.在MN邊與磁場方向的夾角達(dá)到30°的時刻(圖示位置),導(dǎo)線框中產(chǎn)生的瞬時電動勢e的大小和線框此時電流的方向分別為(已知線框按俯視的逆時針方向轉(zhuǎn)動) (　　)
探究四　交變電流的圖像
正弦式電流是最簡單、最基本的交變電流.下圖是正弦式交變電流電動勢e隨時間t的變化圖像,它就是一條正弦曲線,電力系統(tǒng)中應(yīng)用的大多是正弦式電流.
答案:峰值為Em,t=t1、t=t3時,電動勢為峰值;此時線圈平面與磁場方向平行,穿過線圈的磁通量為0,磁通量變化率最大.
1.依據(jù)正弦式交變電流電動勢e隨時間t的變化圖像寫出正弦式交變電流的峰值,說明峰值對應(yīng)圖中哪些時刻,并描述出這些時刻線圈對應(yīng)的位置、穿過線圈的磁通量及磁通量變化率情況.
2.依據(jù)電動勢e隨時間t的變化圖像找出哪些時刻線圈處于中性面位置,說出這幾個時刻通過線圈的磁通量及磁通量變化率情況.
答案:t=0、t=t2、t=t4時,線圈處于中性面位置;此時穿過線圈的磁通量最大,磁通量變化率為0.
從正弦式電流圖像中可以得到的信息.(1)交變電流的最大值Im、Em,周期T.(2)因?yàn)榫€圈在中性面位置時感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流均為0,磁通量最大,所以可確定線圈位于中性面的時刻.(3)能找出線圈平面平行于磁感線的時刻,在這些時刻感應(yīng)電流處于峰值.(4)能判斷穿過線圈的磁通量的變化情況.
(5)正弦式電流(如圖甲)是最簡單、最基本的交變電流.日常中應(yīng)用的大多是正弦式電流.在電子技術(shù)中也常遇到其他形式的交流(如圖乙).
【典例6】一只矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動,穿過線圈的磁通量隨時間變化的圖像如圖甲所示.下列說法正確的是(　　)
A.t=0時刻,線圈平面與中性面垂直B.t=0.01 s時刻,Φ的變化率最大C.t=0.02 s時刻,感應(yīng)電動勢達(dá)到最大D.該線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的圖像如圖乙所示
解析:由題圖甲可知,t=0和t=0.02 s時,Φ最大,線圈平面恰好在中性面位置,感應(yīng)電動勢為0,而Φ-t圖像在t=0.01 s和t=0.03 s時刻切線的斜率最大,即Φ的變化率最大,感應(yīng)電動勢達(dá)到最大值,選項(xiàng)B正確,選項(xiàng)A、C、D錯誤.
【變式】如圖所示,處在勻強(qiáng)磁場中的矩形線圈abcd以恒定的角速度繞ab邊轉(zhuǎn)動,磁場方向平行于紙面并與ab垂直.在t=0時刻,線圈平面與紙面重合,線圈的cd邊離開紙面向外運(yùn)動.若規(guī)定a→b→c→d→a方向?yàn)楦袘?yīng)電流的正方向,則能反映感應(yīng)電流I隨時間t變化的圖線是(　　)
解析:在t=0時刻線圈平面與磁場方向平行,此時穿過線圈的磁通量變化率最大,產(chǎn)生的感應(yīng)電流最大,此時線圈的cd邊離開紙面向外運(yùn)動,此后穿過線圈的磁通量增大,根據(jù)楞次定律和安培定則可得產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)閍→b→c→d→a,為正,所以選項(xiàng)C正確.
分析正弦式電流的圖像問題(1)注意橫、縱坐標(biāo)表示的物理量,以及圖像上的特殊位置.(2)注意把線圈的轉(zhuǎn)動過程和圖像對應(yīng)起來.
1.關(guān)于交變電流和直流的說法正確的是(　　)A.如果電流大小隨時間做周期性變化,那么該電流一定是交變電流B.直流的大小和方向一定不變C.交變電流一定是按正弦規(guī)律變化的D.交變電流的最大特征就是電流的方向隨時間做周期性變化
解析:直流的特征是電流的方向不變,電流的大小可以改變.交變電流的特征是電流的方向隨時間做周期性變化.交變電流有多種形式,正弦式電流只是交變電流中最基本、最簡單的一種.故選D.
2.如圖所示,面積均為S的線圈均繞其對稱軸或中心軸在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為e=BSωsin ωt的是　(　　)
解析:由題意可知,只有A圖中的導(dǎo)線框會切割磁感線,導(dǎo)致磁通量變化,從而產(chǎn)生正弦式交變電流,其他三圖中的線圈均不會導(dǎo)致磁通量變化,故選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)B、C、D錯誤.
解析:由電動勢的瞬時值表達(dá)式可知計時是從線圈位于中性面時開始的,即t=0時,e=0,此時線圈平面位于中性面位置,磁通量最大,線圈速度方向與磁感線平行,切割磁感線的有效速率為0,選項(xiàng)A、B正確,選項(xiàng)C錯誤.把t=0.4 s代入式中得e=10×sin (20π×0.4)V=0,選項(xiàng)D錯誤.
情境　一個100匝的矩形線圈,其面積為200 cm2,電阻為10 Ω,與電阻R=90 Ω相接后,它在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動所產(chǎn)生的感應(yīng)電流隨時間變化的圖像如圖所示.問題　求勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小.
正弦函數(shù)是一個數(shù)學(xué)模型,它與物理不同部分結(jié)合就構(gòu)建出不同的數(shù)理模型.正弦式交變電流就是很經(jīng)典的一個數(shù)理模型.已學(xué)到的機(jī)械振動、機(jī)械波也是如此.
A.線圈中的電流最大 B.穿過線圈的磁通量為0C.線圈所受的安培力為0 D.線圈中的電流為0

相關(guān)課件

高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第二冊第三章 交變電流2 交變電流的描述作業(yè)課件ppt：

這是一份高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第二冊第三章 交變電流2 交變電流的描述作業(yè)課件ppt，共60頁。PPT課件主要包含了核心概念規(guī)律再現(xiàn)，核心模型考點(diǎn)對點(diǎn)練，核心能力提升練等內(nèi)容，歡迎下載使用。

高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第二冊1 交變電流作業(yè)課件ppt：

這是一份高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第二冊1 交變電流作業(yè)課件ppt，共55頁。PPT課件主要包含了核心概念規(guī)律再現(xiàn)，核心模型考點(diǎn)對點(diǎn)練，核心能力提升練等內(nèi)容，歡迎下載使用。

高中物理2 交變電流的描述說課課件ppt：

這是一份高中物理2 交變電流的描述說課課件ppt，共51頁。PPT課件主要包含了交變電流的描述，一次周期性變化，所用時間，單位時間內(nèi)，一個周期，有效值，探究一周期和頻率，答案BD，探究二峰值和有效值，答案B等內(nèi)容，歡迎下載使用。

英語朗讀寶

相關(guān)課件 更多

高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第二冊1 交變電流精品課件ppt

高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第二冊1 交變電流精品課件ppt
人教版 (2019)選擇性必修 第二冊1 交變電流完美版課件ppt

人教版 (2019)選擇性必修 第二冊1 交變電流完美版課件ppt
高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第二冊1 交變電流示范課課件ppt

高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第二冊1 交變電流示范課課件ppt
人教版 (2019)選擇性必修 第二冊1 交變電流圖片ppt課件

人教版 (2019)選擇性必修 第二冊1 交變電流圖片ppt課件
資料下載及使用幫助
版權(quán)申訴
版權(quán)申訴
若您為此資料的原創(chuàng)作者，認(rèn)為該資料內(nèi)容侵犯了您的知識產(chǎn)權(quán)，請掃碼添加我們的相關(guān)工作人員，我們盡可能的保護(hù)您的合法權(quán)益。
入駐教習(xí)網(wǎng)，可獲得資源免費(fèi)推廣曝光，還可獲得多重現(xiàn)金獎勵，申請 精品資源制作， 工作室入駐。
版權(quán)申訴二維碼
高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第二冊電子課本

1 交變電流

版本： 人教版 (2019)

年級： 選擇性必修 第二冊

切換課文
  • 課件
  • 教案
  • 試卷
  • 學(xué)案
  • 更多
所有DOC左下方推薦
歡迎來到教習(xí)網(wǎng)
  • 900萬優(yōu)選資源，讓備課更輕松
  • 600萬優(yōu)選試題，支持自由組卷
  • 高質(zhì)量可編輯，日均更新2000+
  • 百萬教師選擇，專業(yè)更值得信賴
微信掃碼注冊
qrcode
二維碼已過期
刷新

微信掃碼，快速注冊

手機(jī)號注冊
手機(jī)號碼

手機(jī)號格式錯誤

手機(jī)驗(yàn)證碼 獲取驗(yàn)證碼

手機(jī)驗(yàn)證碼已經(jīng)成功發(fā)送，5分鐘內(nèi)有效

設(shè)置密碼

6-20個字符，數(shù)字、字母或符號

注冊即視為同意教習(xí)網(wǎng)「注冊協(xié)議」及「隱私條款」
QQ注冊
手機(jī)號注冊
微信注冊

注冊成功

返回
頂部