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物理人教版 第三章 交变电流
第1节　交变电流
【演示实验】
实验1、用干电池给电流表供电，观察指针的偏转情况。
实验2、用手摇交流发电机给电流表供电，观察指针的偏转情况。
【交变电流】
1.交变电流:
方向随时间做周期性变化的电流.
简称交流（AC）
2.直流电:
方向不随时间变化的电流（DC）
恒定电流:
大小和方向不随时间变化的电流
【学以致用】
观察下列几个电流与时间的图象,判断哪些是交变电流
(2)
i
t
0
(1)
i
t
0
(3)
i
0
t
(4)
i
0
t
【交变电流的产生】
转子
定子
线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动.
矩形
【交变电流的产生】
1、当abcd线圈在磁场中绕轴转动时，哪些边切割磁感线
2、判断线圈处在甲、乙、丙、丁四个位置时是否产生感应电流？若有，标出电流方向；若无，说明原因。
3、判断从甲转到乙电流方向变吗？从乙转到丙呢？从丙转到丁？丁到甲？
4、线圈转到哪个特殊位置时，电流方向改变？
甲
乙
丙
丁
d
c
a
b
d
c
a
b
a
b
d
c
a
b
d
c
【交变电流的产生】
问题1:
当线圈abcd在磁场中转动时，哪些边切割磁感线
将立体图转化为侧面图来分析
甲
乙
丙
丁
【交变电流的产生】
问题2:
判断线圈处在甲乙丙丁四个位置时是否产生感应电流？若有，标出电流方向；若无，说明原因。
I=0
I方向：abcda
I=0
I方向：dcbad
K
L
E
F
K
L
F
K
L
E
F
K
L
E
F
甲
乙
丙
丁
【交变电流的产生】
I=0
I方向：abcda
I=0
I方向：dcbad
K
L
E
F
K
L
F
K
L
E
F
K
L
E
F
甲
乙
丙
丁
问题3:
判断从甲转到乙电流方向变吗？从乙转到丙呢？从丙转到丁？丁到甲？
【交变电流的产生】
问题4:
线圈转到哪个特殊位置时，电流方向改变？
中性面:
线圈平面与磁感线垂直的位置
【交变电流的产生】
变式思考：线圈平面转垂直于中性面位置感应电动势、感应电流、磁通量、磁通量变化率有何特点？
问题思考：
线圈转到中性面位置时，磁通量、感应电动势、感应电流的大小、磁通量的变化率有何特点？
磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零，感应电流为零。
感应电动势最大，感应电流最大,磁通量为零，磁通量的变化率最大.
【交变电流的变化规律】
问题思考：当线圈转到任意位置时，线圈中产生的感应电动势是多少呢？
【交变电流的变化规律】
问题思考：在匀强磁场B中，矩形线圈ab、cd边长为L1，ad、bc边长为L2，逆时针绕垂直于磁场的轴匀速转动，角速度为ω，从中性面开始计时，经过时间t，求此时线圈中的感应电动势是多少？
思考：若回路外电阻为R，线圈电阻为r，求回路中的电流和R两端电压的瞬时值大小。
问题引导:
①线圈与中性面的夹角是多少？
②AB边速度方向与磁场方向夹角多大？
③AB边的速度是多少？
④AB边产生的感应电动势多大？
⑤线圈中感应电动势多大？
若线圈的匝数为N匝呢？
【交变电流的变化规律】---正弦式交变电流
电动势瞬时值表达式：
【交变电流的变化规律】---正弦式交变电流
电流瞬时值表达式：
【交变电流的变化规律】
t
ωt
T
3T/4
T/2
T/4
O
π
π/2
2π
e
思考：若线框从垂直中性面开始计时，在t时刻线圈中的感应电动势？并画出图象。
e=NBsωcosωt=Emcosωt
Em
问题思考：线圈转动一周，交表电流的方向改变几次呢？
中性面位置
【交变电流的种类】
通过以上分析可知：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，可以得到按正弦规律变化的交变电流,这种交变电流叫做正弦式交变电流,简称正弦式电流.正弦式电流是最简单又最基本的交变电流。
在目前的电力系统中应用的大多是正弦式电流.
交流发电机
　　
　　发电机的基本组成
　　发电机的基本种类
【科学漫步】
交流发电机
【科学漫步】
（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
交流发电机
【科学漫步】
（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
【针对训练】
1、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平行
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．线圈中的电动势达到最大值
B
【针对训练】
2、一矩形线圈，面积是0.01 m2，共200匝，线圈电阻r=1Ω，外接电阻R=3Ω，线圈在磁感应强度B=1/πT的匀强磁场中以ω=πrad/s的转速绕垂直于磁场的轴匀速转动，如图所示.若从中性面开始计时，求：
（1）线圈中感应电动势峰值是多少？写出其瞬时值表达式;
（2）线圈中感应电流的峰值是多少？写出其瞬时值表达式;
（3）外电路R两端电压的峰值是多少？写出其瞬时值表达式.
【课堂小结】
通过本节课的学习你有哪些收获？
1.交变电流:方向随时间做周期性变化的电流.简称交流（AC）
2.正弦式交变电流
（1）产生条件：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动.
（3）大小变化规律（从中性面开始计时）
（2）方向变化规律: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。
磁通量最大
磁通量变化率为零
感应电动势为零
感应电流为零
【课堂小结】
谢谢指导！

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