山东省滕州市第二中学人教版物理选修3-2第五章5.1交变电流课件(共25张)讲述.ppt

交变电流 1 探究手摇交流发电机输出电流的特点： 实验一：用手摇交流发电机对小灯泡供电 现象：小灯泡一闪一闪地发光 结论：电流的大小是周期变化的 实验二：用手摇交流发电机对并联的反向的发光二极管供电 现象：两个发光二极管交替发光 结论：电流的方向是周期变化的 一、电流的分类 2、直流电流（DC） ： 方向不随时间做周期性改变的电流。 大小方向都不随时间改变的恒定电流，是直流电的 一种。 1、交变电流（简称交流）（AC） ： 大小和方向都随时间做周期性变化的电流。 其实方向随时间改变的电流，就称为交流 。 思考：这样的发电机是怎样产生交变电流的呢？ 二、交变电流的产生 1．产生装置：闭合线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁场的轴匀速转动时，产生交流。但这不是产生交流的唯一方式。 如图所示，闭合线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁场的对称轴匀速转动，ab和cd边垂直于纸面。 1、感应电动势是如何产生的？方向如何变化？ 2、线圈转到什么位置时 磁通量最大？这时感应 电动势是最大还是最小？ 3、线圈转到什么位置时 磁通量最小？这时感应 电动势是最大还是最小？ 问题探究： 特点： E=0 , I=0，Φ有最大值。 磁场中的该位置称为中性面。 (甲) a b c d 特点：φ=0，E最大,I最大,电流方向 b→ a (乙) a b c d 特点：E=0 , I=0，Φ有最大值。又处于中性面。 (丙) d c b a 特点：φ=0，E最大，I最大，电流方向a→ b d c b a （丁） d c b a 新的周期开始，重复以上的过程 (戊) a b c d a. 磁通量Φ为0 b. 磁通量的变化率ΔΦ/Δt最大， E最大 （1） 图甲、丙线圈处于中性面，特点： （2）图乙、丁线圈处于最大值面（线圈垂直中性面），特点： a. 磁通量Φ最大 b. 磁通量的变化率ΔΦ/Δt为零， E＝0 c. 当线圈转至中性面时，电流方向发 生改变线圈转动一周电流方向改变两次 总结： 思考：感应电动势的大小按什么规律变化？ 1.设线圈平面从中性面开始转动，角速度是ω， ab、cd长L1，ad、bc长L2 ，磁感应强度为B。经过时间t到实线位置，求此时线圈中的感应电动势e。 ab边中的感应电动势就是 cd边中的感应电动势跟ab边中的大小相同，而且又是串联的。所以，这一瞬间整个线圈感应电动势 （ V⊥ 三、交变电流的变化规律 B a(b) d(c) .o 2.交变电流的变化规律 e=nBSωsinωt=Emsinωt (从中性面开始计时) i=(nBSω/R)sinωt=Imsinωt (从中性面开始计时) u=Umsinωt (从中性面开始计时) (1)感应电动势的瞬时值: (2)感应电流的瞬时值: (3)外电路电阻两端电压的瞬时值: Em为电动势的峰值Em=nBSω 3.交流电的图像 e o Em T/4 2T/4 3T/4 T π/2 π 3π/2 2π ωt t e=Emsinωt (从中性面开始计时) 成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时。 （1）电动势按正弦规律变化 思考讨论： （2）转轴垂直匀强磁场，经最大值面时开始计 时。 电动势按余弦规律变化 从某位置开始计时,φ为此时线框与中性面的夹角 （3）Em=nBSω=nΦmω可知，峰值Em与线圈 的面积有关。而与垂直于磁场方向的转动 轴的位置无关，与线圈的形状也无关。 （4）转速对交变电流的影响：由e=nBSωsinωt 可知，角速度也增大，使得感应电动势随 之增大，同时交变电流的变化也加快。 （5）电动势平均值用 求 ，要注意是 哪一过程的平均值。 4.交变电流的种类 (1)正弦交流电 (2)示波器中的锯齿波扫描电压 (3)电子计算机中的矩形脉冲 (4)激光通信中的尖脉冲 5.交流发电机 （1）发电机的基本组成： ①用来产生感应电动势的线圈（叫电枢） ②用来产生磁场的磁极 （2）发电机的基本种类 ①旋转电枢式发电机（电枢动磁极不动） ②旋转磁极式发电机（磁极动电枢不动 无论哪种发电机，转动的部分叫转子，不动的部分叫定子. 1.交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。 2.交变电流的变化规律 （1）方向变化规律-------线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次；线圈转动一周，感应电流的方向改变两次。 （2）大小变化规律-------按正（余）弦规律变化 电动势瞬时值： e=Emsinωt 电动势的峰值