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高中物理教科版（2019）选择性必修第二册
第三章 交 流 电
第1节 交变电流
用示波器或传感器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？
1. 知道交变电流、直流电流的概念。
2.理解交变电流的产生原理，知道中性面的概念。
3.掌握交变电流的变化规律，能用数学表达式和图像描述正弦交变电流的变化规律。
4.理解交变电流的瞬时值和最大值，能正确表示出正弦交变电流的瞬时值、峰值。
能产生大小和方向随时间做周期性变化电流的发电机，称为交流发电机。
1.认识交变电流
o
i
t
脉动直流电
1.方向随时间发生变化是判断交变电流的标准。
2.直流电流
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
大小不变，方向改变的电流也是交流
i
t
O
i
t
O
恒定电流
1.认识交变电流
i
t
O
交变电流：方向随时间做周期性变化的电流叫做交流电，简称交（AC）。
AB边和CD边切割磁感线
侧视图
线圈转动的过程中，哪些位置穿过线圈的磁通量最大？
哪些位置线圈中的电流最大？
2.正弦交变电流的产生
a(b)
d(c)
a(b)
a(b)
a(b)
d(c)
d(c)
d(c)
电流方向具有周期性变化的特点
E=0、I=0
电流：a→d→c→b→a
电流：a→b→c→d→a
E=0、I=0
2.正弦交变电流的产生
最大
最大
最大
最大
最大
最大
（1）线圈转到如图所示位置时，磁通量有什么特点？
（2）线圈ab段的速度方向与磁场方向是什么关系？
此时的感应电动势多大？磁通量的变化率有什么特点？
a(b)
d(c)
a(b)
d(c)
2.正弦交变电流的产生
最大
平行
0
0
中性面：垂直于磁场方向的平面B⊥S
1.磁通量最大，Φ=Φmax=BS
2.速度方向与磁场平行，不切割磁感线，E=0，I=0
3.每当线圈经过中性面一次，感应电流方向就改变一次
特点：
2.正弦交变电流的产生
（1）线圈转到如图所示位置时，磁通量有什么特点？
（2）线圈ab段的速度方向与磁场方向是什么关系？
（3）此时的感应电动势多大？磁通量的变化率有什么特点？
a(b)
a(b)
d(c)
d(c)
2.正弦交变电流的产生
0
垂直
最大
最大
1.磁通量最小，Φ=0
2.速度方向与磁场垂直，感应电动势最大，电流最大
3.磁场的变化率最大
4.线圈经过此位置，感应电流方向不发生改变
与中性面垂直平面:平行于磁场方向的平面B//S
2.正弦交变电流的产生
i
t
O
甲
甲
乙
丙
丁
乙
规定一个正方向，画出线圈在甲乙丙丁四个不同位置时对应电流的大小，大致画出电流的变化图像，看看图像的形状，猜测一下可能是什么的函数图像？
2.正弦交变电流的产生
甲
乙
丙
丁
线圈处在磁感应强度是 的匀强磁场中，AB、CD宽，AD、BC长 ，线圈平面从中性面沿逆时针方向开始转动，角速度是．经过时间，推导此时线圈中产生瞬时感应电动势.
1.线圈与中性面的夹角是多少？
2.AB边的速度多大？
3.AB边速度方向与磁场方向夹角是多大？
θ
3.正弦交变电流的变化规律
4.AB边中的感应电动势多大？
5.线圈中的感应电动势多大？
AB、CD等效为两个串联的电源
θ
切割类
3.正弦交变电流的变化规律
以线圈经过中性面开始计时
在时刻线圈中的感应电动势（AB和CD边切割磁感线 ）
若为匝线圈：
为电动势的最大值（峰值）
3.正弦交变电流的变化规律
1.电动势随时间变化的规律：
2.电压随时间变化的规律：
3.电流随时间变化的规律：
正弦式电流
3.正弦交变电流的变化规律
从中性面开始计时
3.正弦交变电流的变化规律
3.正弦交变电流的变化规律
正弦 余弦
条件 经中性面时开始计时 垂直中性面时开始计时
电动势 e=Emsinωt e=Emcosωt
电流 i=Imsinωt i=Imcosωt
电压 u=Umsinωt u=Umcosωt
2.电动机
(1)定义:将电能转化为机械能的装置。
(2)优点:高效易控、清洁无污染等。
　4.发电机与电动机中的能量转化
1.发电机
(1)定义:把机械能转化为电能的装置。
(2)发电方式:火力发电、水力发电、风力发电、太阳能发电、核能发电等。
1.如图所示的线圈匀速转动或做匀速直线运动，能产生交变电流的是（ ）
D
2.线框在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动(由上向下看是逆时针方向)，当转到如图所示位置时，磁通量和感应电动势大小的变化情况是(　　)
A．磁通量和感应电动势都在变大
B．磁通量和感应电动势都在变小
C．磁通量在变小，感应电动势在变大
D．磁通量在变大，感应电动势在变小
D
3、一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图像如图甲所示，则下列说法中正确的是(　　)
A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直
B．t＝0.01 s时刻，Φ的变化率最大
C．t＝0.02 s时刻，交变电动势达到最大
D．该线圈产生的相应交变电动势的图像如图乙所示
B
一、交流发电机
三、正弦式交变电流的变化规律
二、正弦式交变电流的产生原理
发电机中转的称为转子，不转的称为定子
线圈处于
中性面
线圈垂直
中性面

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