新疆克拉玛依市第十三中学2014年高中物理 交变电流（一）学案 新人教版选修3

新疆克拉玛依市第十三中学 2014 年高中物理 交变电流（一）学案 新人教版选修 3Ⅰ 交变电流 方向不随时间时间变化的电流称为直流。强度和方向都随时间做周期性变化的电流称为交变电流。下图所示的正弦式电流、三角波电流和方波电流都属于交变电流。常见的家用电器使用的交变电流是按正弦规律变化的交变电流，这种交流电称为正弦式交变电流，简称正弦式电流。图 1-4 中的电动势 e、图 1-5 中的路端电压 u 和图 1-6 中的电流 i 与时间的关系都是按正弦规律变化的。e = Em sinωt ； u = Um sinωt ； i = Im sinωt以电动势 e 随时间 t 变化的规律 e = Em sinωt 为例进行说明：式中 Em 是个常数，表示电动势可能达到的最大值，叫做电动势的峰值，ω 是发电机线圈转动的角速度，国际制单位是弧度每秒（rad/s）。由于电动势按正弦规律变化，所以当负载为电灯等纯电阻用电器时，负载两端的电压 u、流过的电流 i，也按正弦规律变化，即： u = Um sinωt i = Im sinωt式中 Um和 Im分别为电压和电流的峰值，而 e、u、i 则是这几个量的瞬时值。比如民用交变电流的电压随时间变化的瞬时值表达式为：u = 311 sin100πt （V）式中的 311（V）就是该交变电压的峰值，100π（rad/s）就是发电机线圈转动的角速度 ω，由瞬时值表达式，我们就可以知道任意时刻 t 的电压瞬时值了。Ⅱ 正弦式电流的产生：1t7i5i31i0i图 1-4Em0t/se/V-Em图 1-5Um0t/su/V-Um图 1-6Im0t/si/A-Im 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动时产生正弦交变电流.若转轴平行于磁感线，则线圈转动，不产生感应电动势.下图是发电机产生正弦式电流的示意图。正弦式电流产生的条件：（1）匀强磁场（2）匀速转动（3）转轴垂直于磁场。矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，线圈将经过与磁感线垂直、与磁感线平行这两个特殊位置。我们把与匀强磁场磁感线垂直的平面叫中性面。图甲中线圈的位置就和中性面重合。线圈经过上述两个位置时，具有的特点分别是：(1)线圈平面跟中性面重合时；(a)线圈各边都不切割磁感线，即感应电动势等于零；(b)因为磁感线垂直于该时刻的线圈平面，所以磁通量最大，但磁通量的变化率为零.(c)线圈每次转到中性面时，交变电流的方向就要发生改变。.(2)线圈平面处于跟中性面垂直的位置时（即线圈平面平行于磁感线时）：因为线圈平面平行于磁感线，所以磁通量为零，但磁通量的变化率最大，感应电动势、...