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《高中物理第五章交变电流1交变电流课件新人教版选修.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第五章交变电流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周期性变化的电流,简称交流。2.直流:方向不随时间变化的电流。大小和方向都不随时间变化的电流称为恒定电流。二、交变电流的产生1.产生条件:在匀强磁场中,矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。2.中性面:线圈在磁场中转动的过程中,线圈平面与磁场垂直时所在的平面。三、交变电流的变化规律1.从两个特殊位置开始计时瞬时值的表达式2.正弦式交变电流:按正弦规律变化的交变电流,简称正弦式电流。3.几种不同类型的交变电流在实际应用中,交变电流有不同的变化规律
2、,常见的有以下几种,如图所示。交变电流之父——特斯拉自我检测1.正误判断。(1)只要线圈在磁场中转动,就可以产生交变电流。()解析:如果线圈绕与磁场平行的轴转动,则不会产生感应电流。答案:×(2)当线圈中的磁通量最大时,产生的电流也最大。()解析:线圈与磁场平行时,电动势最大,此时磁通量为零。答案:×(3)当线圈平面与磁场垂直时,线圈中没有电流。()解析:线圈与磁场垂直时,线圈中电流为零。答案:√(4)表达式为e=Emsinωt的交变电流为正弦式交变电流,表达式为解析:按正弦函数变化规律变化的交变电流都是正弦式交
3、变电流。答案:√2.如图所示,属于交变电流的是()解析:交变电流是指电流的大小和方向均随时间做周期性变化,由图可知,符合条件的只有C。答案:C探究一探究二探究三交变电流的产生问题探究假定线圈沿逆时针方向匀速转动,如图甲至丁所示。请分析判断:探究一探究二探究三(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流动?(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的电流最大?(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
4、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。探究一探究二探究三要点提示:(1)由B到A(2)由A到B(3)线圈转到甲或丙位置时线圈中没有电流,称为中性面。线圈转到乙或丁位置时线圈中的电流最大。(4)探究一探究二探究三知识归纳1.中性面(S⊥B位置;如问题探究图中的甲、丙)——线圈平面与线圈经过中性面时,电流方向发生改变,线圈转一圈,电流方向改变两次。2.垂直于中性面位置(S∥B位置,如问题探究图中的乙、丁),此时Φ为0,最大,e最大,i最大。穿过线圈平面的磁通量最大,感
5、应电动势为零;穿过线圈平面的磁通量为零,感应电动势最大。探究一探究二探究三典例剖析【例题1】(多选)如图所示,线圈在匀强磁场中绕垂直于匀强磁场且在线圈平面内的轴匀速转动时产生交变电流,则下列说法中正确的是()A.当线圈位于中性面时,线圈中感应电流最大B.当穿过线圈的磁通量为零时,线圈中感应电动势最大C.线圈在磁场中每转一周,产生的感应电流方向改变一次D.每当线圈经过中性面时,感应电流的方向就改变一次探究一探究二探究三解析:线圈位于中性面时,线圈平面与磁场垂直,此时磁通量最大,但是各边都不切割磁感线,或者说磁通量的
6、变化率为零,所以感应电动势为零。而穿过线圈的磁通量为零时,切割磁感线的有效速度最大,磁通量的变化率最大,所以感应电动势最大,故选项A错误,B正确;线圈在磁场中每转一周,产生的感应电流方向改变两次,选项C错误;很明显选项D正确。答案:BD探究一探究二探究三(1)对于交变电流产生过程中各物理量的变化情况分析,应抓住中性面这个关键位置,特别注意的是此时穿过线圈平面的磁通量虽最大,但磁通量的变化率却最小,等于零,电动势等于零,电流等于零。因此磁通量的变化规律与感应电动势(感应电流)的变化规律恰好相反,一方增大时另一方恰好
7、减小。(2)交变电流变化的周期等于线圈转动的周期。线圈每经过中性面一次,电流方向就改变一次,线圈每转一周,经过中性面两次,因此线圈每转一周,电流方向改变两次。探究一探究二探究三变式训练1(多选)如图所示,矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,在线圈平面经过中性面瞬间()A.线圈平面与磁感线平行B.通过线圈的磁通量最大C.线圈中的感应电动势最大D.线圈中感应电动势的方向突变解析:根据中性面的定义,线圈平面经过中性面瞬间,通过线圈的磁通量最大,线圈中的感应电动势为零,此后,感应电动势方向(即感应电流方向)将与原方向相反。答案
8、:BD探究一探究二探究三正弦式交变电流的变化规律问题探究图b是图a中线圈ABCD在磁场中绕轴OO'转动时三个不同时刻的截面图。线圈平面从中性面开始转动,角速度为ω,经过时间t,线圈转过的角度是ωt,设AB边长为L1,BC边长为L2,线圈面积S=L1L2,磁感应强度为B,则:图a图b探究一探究二探究三(1)甲、乙、丙中AB边产生的感应电动势各为多大?(2)甲、乙、丙中整个线
