资源简介

(共26张PPT)
第
节
1
交变电流
高中物理 选择性必修二
第三章
问题
1、交变电流的变化规律
本节核心任务
万州神华电厂位于万州区新田镇，是一座大型火力发电厂
发电机利用什么原理发出来的电？它具有哪些特点？
课堂引入
思考与讨论：
用示波器或电压传感器先观察电池供给的电压的波形，再观察学生电源交流挡供给的电压的波形。这两种波形各有什么特点？
一、交变电流—问题
1.交变电流（AC）:大小和方向都随时间做周期性的变化.简称交流。
2.直流电（DC） ：方向不随时间变化的电流
0
i
t
恒定直流
0
i
t
脉动直流电
交变电流与直流电的概念
3.说明：
（1）方向呈周期性变化是判断交流的标准。
（大小不变，方向改变的电流也是交流）
（2）交变电流经电子电路处理后可变成直流。
（3）直流
恒定电流：大小和方向不随时间变化的电流
脉动直流：方向不变，大小随时间变化的电流
一、交变电流—概念
【典例1】如图所示，属于交流电的是(　　)
C
一、交变电流—练习
观察交变电流的方向
把两个发光颜色不同的发光二极管并联，注意使两者正、负极的方向不同，然后连接到教学用发电机的两端。转动手柄，两个磁极之间的线圈随着转动。观察发光二极管的发光情况。
现象：
说明：
两个二极管会交替发光
演示
发电机产生的交流电电流方向在不断变化。
问题：交流发电机的工作原理是怎样的呢？
一、交变电流
组成发电机的两部分中一部分不动（叫定子），另一部分绕着轴线做匀速转动（叫转子）便可以发出电来。
电枢
磁极
转子是它，叫旋转电枢式发电机
转子是它，叫旋转磁极式发电机
基本组成部分
K
A
F
E
L
D
C
B
二、交变电流的产生—交流发电机示意图
A
B
C
D
v
问题:当线圈在磁场中绕轴转动时,哪些边切割磁感线
v∥B，没有边切割磁感线。
1.起始位置
特点：1.B⊥S，φ最大
2.没有切割，E=0，I=0
此时位置称之为--中性面
B⊥S，φ最大
E=0，I=0
二、交变电流的产生—原理
A(B)
D(C)
乙
A
B
C
D
2.向左转过90度
a（b）、d（c）边垂直切割磁感应线，
特点：1.B∥S，φ=0，E最大，I最大，
E最大，I最大
2.感应电流方向DCBA
B∥S，φ=0
二、交变电流的产生—原理
A
B
C
D
D(C)
A(B)
B
3.转过180度
v∥B，没有边切割磁感线。
特点：B⊥S，φ最大
没有切割，E=0，I=0
此时位置称之为--中性面
B⊥S，φ最大，E=0
B⊥S，φ最大
二、交变电流的产生—原理
A
B
C
D
D(C)
A(B)
B
4.转过270度
特点：1.B∥S，φ=0，E最大，I最大，
a（b）、d（c）边垂直切割磁感应线，
E最大，I最大
2.感应电流方向ABCD
B∥S，φ=0
二、交变电流的产生—原理
中性面 中性面的垂面
磁通量Φ
磁通量的变化率ΔΦ/Δt
感应电流、感应电动势
感应电流的方向
最大
0
0
最大
0
最大
变向
不变
线圈每经过中性面一次，感应电流的方向就变化一次，一个周期内，感应电流的方向变化两次！
二、交变电流的产生—总结
矩形线圈AB、CD宽L1，AD、BC长L2 ，磁感应强度是B，设线圈平面从中性面开始转动，角速度是ω．经过时间t，求此时的感应电动势.
B
v
A(B)
D(C)
t=0
θ
v11
v⊥
中性面
θ
线圈与中性面的夹角是多少？
AB边的速度多大？
AB边切割磁感线的有效速度多大？
AB边中的感应电动势多大？
整个线圈中的感应电动势多大？
⑥ 若为N匝线圈，则感应电动势多大？
B
A
D
C
三、交变电流的变化规律—推导
以线圈经过中性面开始计时（AB和CD边切割磁感线 ），在时刻t线圈中的感应电动势
e :为电动势在时刻t的瞬时值
Em :为电动势可能达到的最大值——峰值
令 Em = NBSω 则 e = Em sin ωt
若为N匝线圈
e=BSω sin ωt
e = NBSω sin ωt
e
o
Em
T/4
2T/4
3T/4
T
π/2
π
3π/2
2π
ωt
t
- Em
匝数
面积
三、交变电流的变化规律—结论
Em = NBSω
★★★若从中性面开始计时，则：
t 时刻瞬时值
峰值（最大值）
从瞬时值可以看出：
★矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动时，所产生的交变电流按照正弦函数的规律变化，这种交变电流叫正弦式交变电流，简称正弦式电流。
三、交变电流的变化规律—结论
若线圈从中性面的垂面（峰值面）开始计时，在t 时刻线圈中的感应电动势是多少？
B
v
A(B)
D(C)
中性面
ωt
t = 0
v‖
v⊥
ωt
另一种推导方式：
说明：物理学中，正弦交变电流与余弦交变电流(本质规律都相同)统称为正弦式交流电
负载两端电压变化规律：
流过负载的电流变化规律：
三、交变电流的变化规律—推论
电动势变化规律：
负载两端电压变化规律：
故：从与中性面垂直的位置（峰值面）开始计时，瞬时值：
流过负载的电流变化规律：
三、交变电流的变化规律—推论
1.基本组成：产生感应电动势的 　线圈　 （电枢）和产生磁场的 　磁体　 。
2.分类
（1）旋转电枢式发电机：电枢转动，磁极不动，输出电压一般不超过500 V。
（2）旋转磁极式发电机： 　磁极　 转动，电枢不动，能够产生几千伏到几万伏的电压，输出功率可达几百兆瓦。
线圈　
磁体　
磁极　
四、交变发电机—自主学习
旋转电枢式的缺点：
旋转磁极式的优点：
电压高会火花放电、电枢无法做大
高电压、高功率输出
2.两种发电机的比较
四、交变发电机—自主学习
交变电流
交流发电机
交变电流的变化规律
电枢
磁极
交变电流的产生
课堂总结
1.(交变电流的判断)(多选)下图所示图像中属于交变电流的有(　　)
答案:ABC
解析:根据交变电流的定义分析,是否属于交变电流关键是看电流方向是否发生变化,而不是看大小。此题根据图像判断是否属于交变电流,意在提高学生的辨析能力,培养物理观念核心素养。
课堂练习
2.(交变电流的产生)(多选)下列各图中能产生交变电流的是(　　)
答案:CD
解析:A图中的转轴与磁场方向平行,B图中的转轴与线圈所在平面垂直,线圈中的磁通量始终为零,线圈中无感应电流产生,故A、B错误;根据交变电流产生的条件可知,线圈绕垂直于磁感线且通过线圈平面的轴转动,就可以产生交变电流,对线圈的形状没有特别要求,故C、D正确。
课堂练习
课堂练习
课堂练习
课堂练习

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