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第三章1.交变电流
基础落实·必备知识全过关重难探究·能力素养全提升目录索引学以致用·随堂检测全达标
学习目标1.了解交变电流、中性面的概念。(物理观念)2.能利用图像法表示交变电流,获得结论。(科学思维)3.能根据教材探究交变电流的表达式并进行分析整理,能解决交变电流的瞬时值、峰值的有关问题。(科学思维)
基础落实·必备知识全过关
一、认识交变电流1.交变电流(1)交变电流:大小和方向都随时间做变化的电流,简称交流电。?主要判断方向是否变化(2)恒定电流: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。?(3)正弦交流电:电流的大小和方向都随时间按规律变化的交变电流,是最简单、最基本的交变电流。?周期性方向正弦函数
2.几种不同类型的交变电流
二、正弦交流电的产生和变化规律1.产生条件在匀强磁场中,矩形线圈绕方向的轴匀速转动。?2.中性面磁通量最大,感应电流为零线圈在磁场中转动的过程中,线圈平面与磁场时所在的平面。线圈在中性面时,线圈的磁通量最大,感应电动势为零。?垂直于磁场垂直
3.交变电流的变化规律线圈从中性面开始计时(1)感应电动势e==。?(2)感应电流。(3)i、e分别为电流和电动势的瞬时值;Em、Im分别是电动势、电流的最大值,也叫峰值。EmsinωtNBSωsinωt
三、发电机与电动机中的能量转化(1)发电机——把机械能转化为电能的装置。(2)电动机——将电能转化为机械能的装置。
情境链接如图所示,线圈沿逆时针方向匀速转动,在线圈由甲图转到乙图所示位置的过程中,AB边中电流向哪个方向流动?在线圈由丙图转到丁图所示位置的过程中,AB边中电流向哪个方向流动?提示线圈由甲到乙,电流方向D→C→B→A。线圈由丙到丁,电流方向A→B→C→D。
教材拓展阅读教材P61“发展空间”——《发电设备》,对于发动机来说,其发电原理相同吗?发电机的主体结构是什么?提示发电原理是相同的,都是利用电磁感应;发电机的主体结构分为定子和转子。
易错辨析(1)线圈转动一周有两次经过中性面,每转一周电流方向改变一次。()(2)当线圈中的磁通量最大时,产生的感应电流也最大。()(3)线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动时产生的电流是交变电流。()(4)交变电流的瞬时值表达式与开始计时的位置无关。()(5)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时,一定会产生正弦式交变电流。()××√××
重难探究·能力素养全提升
探究点一正弦交变电流的产生导学探究如图所示,此位置是什么位置?磁通量是最大还是最小?是否有感应电动势?从该位置开始再转90°,磁通量最大还是最小?是否有感应电动势?提示中性面,磁通量最大,无感应电动势。与中性面垂直的位置,磁通量为零,感应电动势最大。
知识归纳1.交变电流的产生过程分析
2.线圈平面与磁场不同位置的特点比较位置线圈平面与磁场垂直(中性面)线圈平面与磁场平行线圈平面与磁场夹角变小线圈平面与磁场夹角变大磁通量最大零变小变大磁通量变化率零最大变大变小感应电动势零最大变大变小线圈边缘线速度与磁场方向夹角零90°变大变小感应电流零最大变大变小电流方向改变不变不变不变
应用体验【例1】(多选)矩形线框绕垂直于匀强磁场的轴(轴在线框平面内)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,线框中的感应电动势最大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的方向就改变一次D.线框经过中性面时,各边切割磁感线的速度为零CD
解析线框位于中性面时,线框平面与磁感线垂直,穿过线框的磁通量最大,但此时切割磁感线的两条边的速度方向与磁感线平行,各边切割磁感线的有效速度为零,即不切割磁感线,所以电动势等于零,此时穿过线框的磁通量的变化率等于零,感应电动势或感应电流的方向也就在此位置改变。线框垂直于中性面时,穿过线框的磁通量为零,但切割磁感线的两边都垂直切割,有效切割速度最大,所以感应电动势最大,此时穿过线框的磁通量的变化率最大。故C、D正确。
对点演练1一矩形线圈ABCD在匀强磁场中绕其中心轴OO匀速转动时,就会在线圈中形成交变电流。下列说法正确的是()A.线圈经过图甲位置时,穿过线圈的磁通量最大,产生的电流也最大B.线圈经过图乙位置时,穿过线圈的磁通量为零,产生的电流最大C.线圈经过图丙位置时,穿过线圈的磁通量最大,磁通量变化率也最大D.线圈从图丙位置转到图丁位置的过程中,穿过线圈的磁通量减小,产生的电动势减小B
解析线圈经过图甲或图丙位置(中性面)时,穿过线圈的磁通量最大,产
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