物理选修人教新课标交变电流课件.ppt

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1、1高中物理选修3-21交变电流21、直流电流(DC)2、交变电流(AC)一、交变电流的概念方向不随时间变化的电流称为直流电。电池供给的电流,大小和方向都不随时间变化,所以属于直流.家庭电路中的电流,大小和方向都随时间做周期性变化,这样的电流叫做交变电流。3发光二极管特征：1、单向导电性；2、争相输入电流才发光实验操作：实验时开始摇动发电机的速度要慢，可以观察到两个发光二极管轮流发光的情况；转速微微加快，两个发光二极管几乎同时闪闪发光，就分不出先后了。4eoEmT/42T/43T/4Tπ/2π3π/22πωtt二、交变电流的产生交变电流产生条件：线圈在磁场中绕垂

2、直于磁场的轴转动交变电流产生示意图：假定线圈沿逆时针方向匀速转动，如图甲至乙。考虑下面几个问题。1、图中，在线圈由甲转到乙的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？2、在线圈由丙转到丁的过程中，AB边中电流向哪个方向动？3、当线圈转到什么位置时线圈中没有电流，转到什么位置时线圈中电流最大?4、大致画出通过电流表的电流随时间变化的曲线，从E经过负载流向F的电流记为正，反之为负。在横坐标上标出线圈到达甲、乙、丙、丁几个位置时对应的时刻。6B⊥SΦ最大E=0I=0中性面垂直磁场方向的平面叫做中性面。线圈经过中性面时，Φ最大，但线圈中的电动势为零(V//B)A(B)D(C

3、)过程分析将立体图转化为平面图=07B∥SΦ=0E最大I最大感应电流方向B到A线圈与磁场平行时，Φ最小，但线圈中的电动势最大(V⊥B)A(B)D(C)最大8D(C)A(B)BB⊥SΦ最大E=0I=0中性面B∥SΦ=0E、I最大感应电流方向C到DV//BV⊥BD(C)A(B)B9线圈平面与磁感线垂直的位置（1）线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，线圈中的电动势为零（3）线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次（2）线圈经过垂直中性面时，穿过线圈的磁通量为零，但磁通量的变化率最大，线圈中的电动势为最

4、大。中性面10矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面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．每当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流方向就改变一次D．线框经过中性面时，各边不切割磁感线例1CD11变式训练1.如图所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，正确的说法是()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a→bD．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零C12则有e为电动势

5、在时刻t的瞬时值，Em为电动势的最大值（峰值）．三、交变电流的变化规律以线圈经过中性面开始计时，在时刻t线圈中的感应电动势（ab和cd边切割磁感线,ab和cd为L1,bc和ad为L2）θv⊥131.（1）电动势按正弦规律变化（2）电流按正弦规律变化（3）电路上的电压按正弦规律变化电流　　　　　　　通过R时：三、交变电流的变化规律☆成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时14特别提醒：(1)瞬时值表达式与开始计时的位置有关．①若线圈从中性面开始计时，e＝Emsinωt.②若线圈从位于与中性面垂直的位置开始计时，e＝Emcosωt.(2)峰值与开始计时的位置

6、及线圈转动的时间无关，与线圈形状无关，与转轴的位置无关．15有一个正方形线圈的匝数为10匝，边长为20cm，线圈总电阻为1Ω，线圈绕OO′轴以10πrad/s的角速度匀速转动，如图,匀强磁场的磁感应强度为0.5T，问：(1)该线圈产生的交变电流电动势的峰值、电流的峰值分别是多少？(2)写出感应电动势随时间变化的表达式．(3)线圈从图示位置转过60°时，感应电动势的瞬时值是多大？例216【思路点拨】先根据Em＝NBSω计算电动势的最大值，再根据计时起点确定瞬时值表达式是e＝Emsinωt还是e＝Emcosωt.(2)感应电动势的瞬时值表达式为e＝Emcosωt≈

7、6.28cos10πtV.(3)线圈转过60°，感应电动势e＝Emcos60°≈3.14V.17【方法总结】求解交变电流瞬时值可分三步(1)确定线圈从哪个位置开始计时，进而确定表达式是正弦还是余弦形式；(2)确定线圈转动的角速度ω及线圈匝数n、磁感应强度B、线圈面积S等；(3)根据Em＝nBSω，求出最大值后按表达式e＝Emsinωt或e＝Emcosωt代入Em及ω的具体数值．18变式训练19解析：选C.交变电流的瞬时值表达式e＝Emsinωt，其中Em＝NBSω，当ω加倍而S减半时，Em不变，故C正确．20eoEmT/42T/43T/4Tπ/2π3π/22π

8、ωttabcdKLABabcdKLAB