2015-2016学年高二物理人教版选修3-2课件：第5章 1 交变电流 .ppt

1、成才之路 物理路漫漫其修远兮 吾将上下而求索人教版 选修3-2 交变电流第五章第一节 交变电流第五章学习目标定位1课堂情景切入2知识自主梳理3重点难点突破4考点题型设计5课 时 作 业8易错案例剖析6课堂知识构建7学习目标定位知道什么是交变电流掌握交变电流的产生及变化规律理解正弦交流电的图象及表达式课堂情景切入我们的日常生活离不开电，城市的灯火辉煌、工厂里的机器轰鸣，一切都离不开电。长江三峡水力发电站已投入生产，各地火力发电厂比比皆是，它们的共同之处就是生产和输送的大多都是交变电流(如图是实验室手摇发电机产生的交变电流)。什么是交变电流？与直流电流有什么不同？它又是如何产生的呢？知识自主梳理1

2、交变电流大小和方向都随时间做_的电流。注：大小不变方向改变的电流也是交变电流。2直流电：_不随时间变化的电流。3图象特点(1)恒定电流的图象是一条与时间轴_。(2)交变电流的图象有时会在时间轴的上方，有时会在时间轴的下方，即随_做周期性变化。交变电流周期性变化方向平行的直线时间交变电流的产生1产生方法闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴_转动。2产生过程(示意图)。(在下面横线上填“ABCD”或“DCBA”)匀速注：在甲、丙位置时线圈中没有电流，在乙、丁位置时线圈中电流最大。3中性面线圈平面与磁场_的位置。垂直1正弦式交变电流(1)定义：按_变化的交变电流，简称正弦式电流。(2)函数和图象：交

3、变电流的变化规律函数图象瞬时电动势：e_瞬时电压：u_瞬时电流：i_正弦规律EmsintUmsintImsint特别提醒：表达式中Em、Um、Im分别是电动势、电压和电流的峰值，而e、u、i则是这几个量的瞬时值。2几种不同类型的交变电流重点难点突破一、交变电流的产生过程1产生在匀强磁场中，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，实验装置如图所示。2过程分析如图所示。(图A)(图B)(1)如图A所示：线圈由甲位置转到乙位置过程中，电流方向为abcd。线圈由乙位置转到丙位置过程中，电流方向为abcd。线圈由丙位置转到丁位置过程中，电流方向为badc。线圈由丁位置转到戊位置过程中，电流

4、方向为badc。(2)如图B所示：在乙位置和丁位置时，线圈垂直切割磁感线，产生的电动势和电流最大；在甲位置和丙位置时，线圈不切割磁感线，产生的电动势和电流均为零。3两个特殊位置物理量的特点名称中性面中性面的垂面位置线圈平面与磁场垂直线面平面与磁场平行磁通量最大零磁通量的变化率零最大感应电动势零最大线圈边框切割磁感线的有效速度零最大感应电流零最大电流方向改变不变特别提醒：(1)线圈每一次经过中性面，线圈中感应电流就要改变方向。(2)线圈转一周，感应电流方向改变两次。A线圈每转动一周，指针左右摆动两次B图示位置为中性面，线圈中无感应电流C图示位置ab边的感应电流方向为abD线圈平面与磁场方向平行时

5、，磁通量变化率为零答案：C解析：线圈在磁场中匀速转动时，在电路中产生周期性变化的交变电流，线圈经过中性面时电流改变方向，线圈每转动一周，有两次通过中性面，电流方向改变两次，指针左右摆动一次。线圈处于图示位置时，ab边向右运动，ab边的感应电流方向为ab；线圈平面与磁场方向平行时，ab、cd边垂直切割磁感线，线圈产生的电动势最大，也可以这样认为，线圈平面与磁场方向平行时，磁通量为零，但磁通量的变化率最大。二、交变电流的规律分析1瞬时值表达式的推导若线圈平面从中性面开始转动，如图所示，则经时间t(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(5)整个线圈产生的感应电动势：e2ea

6、bBSsint，若线圈为n匝，enBSsint2峰值表达式由eNBSsint可知，电动势的峰值EmNBSNm，与线圈的形状及转轴位置无关特别提醒：(1)若线圈从中性面开始计时，eEmsint。,若线圈从位于与中性面垂直的位置开始计时，eEmcost，所用瞬时值表达式与开始计时的位置有关。(2)物理学中，正弦交变电流与余弦交变电流都统称为正弦式交变电流，简称正弦式电流。(3)交变电动势的峰值EmNBS，由线圈匝数N，磁感应强度B，转动角速度及线圈面积S决定。当线圈转到穿到线圈的磁通量为0的位置时，取得此值。A感应电动势最大值相同B感应电动势瞬时值不同C感应电动势最大值、瞬时值都不同D感应电动势最

7、大值、瞬时值都相同答案：AD解析：感应电动势的最大值为EmBS，A正确；感应电动势的瞬时值eEmsint与转轴位置无关，图中都以中性面位置计时，故瞬时值相同，D正确，B、C错误。三、正弦式交变电流的图象1正弦曲线正弦交变电流随时间变化情况可以从图象上表示出来，图象描述的是交变电流随时间变化的规律，它是一条正弦曲线，如图所示。2从图象中可以解读到以下信息(1)交变电流的最大值Im、Em。(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)可找出线圈平行磁感线的时刻。(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。特别提醒：解

8、决图象问题的基本方法：一看：看“轴”、看“线”、看“斜率”、看“点”。二变：掌握“图与图”、“图与式”和“图与物”之间的变通能力。三判断：结合图象和公式进行正确分析和判断。At1时刻通过线圈的磁通量为零Bt2时刻线圈位于中性面Ct3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D每当e变化方向时，通过线圈的磁通量最大答案：D解析：t1、t3时刻感应电动势为零，线圈位于中性面位置，所以穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，A、C错误；t2时刻感应电动势最大，线圈位于中性面的垂直位置，穿过线圈的磁通量为零，B错误；由于线圈每经过一次中性面时，穿过线圈的磁通量的绝对值最大，e变换方向，所以D正确。考点题

9、型设计(1)当线圈处于如图甲所示中性面的位置时，线圈中的感应电流是多少？穿过线圈的磁通量的变化率有何特点？(2)当线圈处于如图乙所示与中性面垂直的位置时，线圈的AB边或CD边切割磁感线的速度有何特点？线圈中的感应电流是多少？穿过线圈的磁通量的变化率有何特点？对交变电流产生过程的理解解析：(1)线圈处于题图甲所示中性面的位置时，线圈的AB边或CD边的速度方向与磁感线方向平行，所以不切割磁感线，线圈中的感应电流是零，磁通量变化率为零。(2)线圈处于与中性面垂直的位置时，线圈的AB边或CD边的速度方向与磁感线方向垂直，所以切割磁感线的速度最大，线圈中的感应电流最大，磁通量的变化率最大。答案：见解析答

10、案：D解析：由于磁场为沿半径的辐向磁场，可以认为磁感应强度的大小不变，线圈始终垂直切割磁感线，所以产生的感应电动势大小不变，由于每个周期磁场方向要改变两次，所以产生的感应电动势的方向也要改变两次，选项D正确。对交变电流图象的理解A在A、C时刻线圈处于中性面位置B在B、D时刻穿过线圈的磁通量为零C从A时刻到D时刻线圈转过的角度为D若从0时刻到D时刻经过0.02s，则在1s内交变电流的方向改变100次答案：DA.t0时刻，线圈平面与中性面垂直B.t0.01s时刻，的变化率最大C.t0.02s时刻，交流电动势达到最大D该线圈相应产生的交流电动势的图象如图乙所示答案：B解析：由题图甲可知，t0和t0.

11、02s时刻，值最大，线圈平面恰在中性面位置，感应电动势为零，而t图象在t0.01s和t0.03s时刻切线的斜率最大，即的变化率最大，交流电动势达到最大值。交变电流的变化规律解析：(1)感应电动势的瞬时值eNBSsint，由题可知：Slablbc0.20.5m20.1m2EmNBS1000.10.1100V314V所以e314sin100t(V)答案：(1)e314sin100t(V)(2)200V点评：要理解平均电动势既不是最大电动势值的一半，也不是等于历时一半时间的瞬时电动势，必须由法拉第电磁感应定律求解。Ae2EmsintBe2Emsin2tCeEmsintDeEmsin2t答案：B解析：

12、设原来转速为n，则角速度2n，感应电动势的峰值EmNBS当转速增加一倍，即为2n时，其角速度22n2此时，感应电动势的峰值EmNBS22Em，可见，此时电动势eEmsint2Emsin2t，故选项B正确。易错案例剖析易错点：不能正确判定交变电流的大小和方向易错分析：本题易错选项及错误原因分析如下：易错选项错误原因B只分析对了线圈在0到90的转动过程中感应电流的方向，在90到180时分析过程中，电流的方向产生了错误C在0到90的分析过程中，电流的大小产生了错误D在0到90的分析过程中，电流的方向产生了错误正确解答：若从图示位置开始计时，在线圈转动90的过程中，只有ab边切割磁感线，相当于向右切割，故感应电流的方向为adcba，为负方向，大小相当于半个线圈在磁场中转动，但还是正弦的形式，这一部分A、B的表示都是正确的；在线圈转动90到180的过程中，只有cd边切割磁感线，相当于向左切割，故感应电流的方向为adcba，为负方向，大小相当于半个线圈在磁场中转动，但还是正弦的形式，这一部分B项表示的方向是不正确的；再按同样的方法继续分析可以得到A项是正确的。正确答案：A课堂知识构建课 时 作 业（点此链接）