2017-207学年高中物理人教版选修3-2同步辅导与检测课件：第5章 第1节 交变电流.ppt

金品质?高追求 我们让你更放心 ！ ◆物理?选修3-2?(配人教版)◆ 金品质?高追求 我们让你更放心！ ◆物理?选修3-2?(配人教版)◆ 返回 第1节　交变电流 交变电流　 电气时代的到来 法拉第于1831年发现了电磁感应现象之后，工程技术专家敏锐地意识到电力对人类生活的意义，纷纷投身于电力开发、传输和利用方面的研究． 1832年，法国发明家皮克西制成第一台手摇发电机；1867年，德国工程师西门子制造了第一台自馈式发电机，大大提高了发电的效率． 世界上第一台直流电动机则是在1834年由美国工程师达文波特在美国物理学家约瑟夫·亨利的支持下制造的．从此，电力开始成为取代蒸汽动力的新能源． 电灯、电报、电话、电车、电焊、电影放映机等的相继问世，使电力的应用范围不断扩大，人们对电力的需求因此也不断增长.1882年，法国物理学家德普雷发现了远距离送电的方法；同年，美国发明家爱迪生建立的第一个火力发电站开始运行． 到19世纪末20世纪初，世界进入了电气时代． 1．________都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流；________不随时间变化的电流称为直流． 2．正弦式交变电流的电动势e随时间变化的规律为________，式中________叫做电动势的峰值． 1．大小和方向　方向 2．e＝Emsin ωt　Em 一、交变电流的产生 1．交变电流的定义 大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫交变电流． 2．交变电流的产生过程分析： 如右图所示为线圈abcd在磁场 中绕轴OO′转动时的截面图， ab和cd两个边切割磁感线， 产生电动势，线圈上就有了 电流(或者说穿过线圈的磁通 量发生变化而产生了感应电流)． 具体分析如下图所示，当线圈转动到图①位置时，导体不切割磁感线，线圈中无电流；当线圈转动到图②位置时，导体垂直切割磁感线，线圈中有电流，且电流从a端流入；线圈在图③位置同线圈在图①位置；线圈在图④位置时，电流从a端流出，这说明电流方向发生了改变；线圈在图⑤位置同在图①位置．线圈这样转动下去，就在线圈中产生了交变电流． 注意：(1)线圈每转一周，电流方向改变两次，电流方向改变的时刻也就是线圈中无电流的时刻(或者说磁通量最大的时刻)．由于线圈转一周的过程中，线圈的磁通量有两次达到最大，故电流的方向在线圈转一周的过程中改变两次，我们把线圈平面垂直于磁感线时的位置叫做中性面． (2)线圈垂直中性面时，虽然磁通量等于零，但是磁通量的变化率却最大，因此感应电动势最大，感应电流最大． 一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，当线圈通过中性面时(　　) A．线圈平面与磁感线方向垂直 B．通过线圈的磁通量达到最大值 C．通过线圈的磁通量变化率达到最大值 D．线圈中的电动势为零 解析：由中性面的特点可知A、B、D正确． 答案：ABD 变式迁移 1．下图中哪些情况线圈中没有产生交流电(　　) 解析：由正弦交流电的产生条件可知，轴必须垂直于磁感线，但对线圈的形状没有特别要求． 答案：A 二、交变电流的变化规律 1．交变电流的数学表达式 如右图所示，当线圈abcd经过中性面时开始计时，ab和cd边产生的电动势均为BLvsin ωt，则此时整个线圈的电动势为 e＝2BLvsin ωt. ① 或写为e＝Emsin ωt ② 由e＝Emsin ωt知，线 圈中的交变电流按正弦函 数规律变化，这种交变电 流叫正弦交流电． 注意：(1)式的表示形式仅限于自中性面开始计时的情况． (2)在轴与磁场垂直的前提下，交变电流的表达式与轴的位置无关． (3)若线圈给外电阻R供电，设线圈本身电阻为r，由闭合电路欧姆定律得 i＝ sin ωt，可写为i＝Imsin ωt. R两端电压可记为：u＝Umsin ωt. 2．正弦交流电的图象 正弦交变电流随时间的 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，如右图所示． 从图中我们可以找出正弦交 变电流的最大值Im、周期T， 也可以根据线圈在中性面时感应电动势e为零、感应电流i为零、线圈中的磁通量最大的特点，找出线圈旋转到中性面的时刻；线圈中磁通量最大的时刻是零时刻、t2时刻和t4时刻．也可以根据线圈旋转至平行磁感线时，感应电动势最大