高中物理 第3章 交变电流 第2节 交变电流是怎样产生的教师用书 鲁科版选修3-2-鲁科版高中选修3-2物理学案VIP免费

第2节交变电流是怎样产生的学习目标知识脉络1.认识交流发电机，了解交流发电机结构．2．理解交变电流的产生原理，知道中性面的概念．(重点)3．掌握交变电流的变化规律，能用数学表达式和图象描述正弦交变电流的变化规律．(重点、难点)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最大值、有效值和瞬时值．(重点、难点)交流发电机及交变电流的产生原理1．交流发电机的原理由法拉第电磁感应定律可知，只要通过闭合导体的磁通量发生变化，就可以产生感应电动势和感应电流．2．交流发电机的构造发电机主要由线圈(电枢)和磁极两部分组成．3．交流发电机的种类两种类型转子定子特点旋转电枢式电枢磁极电压低，功率小旋转磁极式磁极电枢电压高，功率大4.交变电流的产生原理(1)实验装置让闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，感应电流的大小和方向都随时间做周期性变化．(2)过程分析中性面：线圈平面与磁感线垂直的位置叫做中性面．①线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，线圈中的感应电动势为零，感应电流为零．②线圈经过中性面时，感应电流改变方向，线圈转动一周，两次通过中性面，感应电流方向改变2次．1．中性面特点是磁通量最大，但感应电动势为零．(√)2．线圈转一周有两次经过中性面，每转一周电流方向改变一次．(×)13．只要线圈在磁场中转动就会产生交变电流．(×)发电机工作过程中能量是如何转化的？【提示】发电机工作时产生的感应电流在磁场中会受到安培力，安培力的作用总是阻碍转子的运动，在这一过程中发电机把机械能转化成了电能．如图321所示是交流发电机的示意图，假定线圈沿逆时针方向转动，请思考讨论以下问题：图321探讨1：线圈在由甲转到乙的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？【提示】磁感线的方向由N指向S，当线圈由甲转到乙的过程中，向右穿过线圈ABCD的磁通量减少，根据楞次定律和安培定则可判断AB中的电流方向为由B流向A.探讨2：线圈在由丙转到丁的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？【提示】磁感线的方向由N指向S，当线圈由丙转到丁的过程中，向右穿过线圈DABC的磁通量减少，根据楞次定律和安培定则可判断AB中的电流方向为由A流向B.探讨3：当线圈转到什么位置时线圈中没有电流？【提示】当线圈转到甲和丙位置(中性面位置)时，AB、CD的速度方向都与磁感线方向平行，不切割磁感线，故线圈中没有感应电动势，没有感应电流．对交变电流产生原理的理解1.产生原理：由电磁感应定律可知，当闭合回路的部分导体做切割磁感线的运动时，闭合回路中就有感应电流产生．当线圈在磁场中转动时，线圈所在的闭合回路中有感应电流产生，可用如图322所示的装置做实验，当线圈转动时，可以观察到电流表的指针来回摆动，说明流过电流表的电流大小和方向都在不停地变化2图3222．产生过程：从中性面开始计时，t＝0时，线圈各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电动势产生，如图323甲所示；t＝T时，ab、cd两边切割磁感线，产生感应电动势和感应电流，线圈中感应电流方向是d→c→b→a，如图乙所示；t＝T时，图丙同图甲情况；t＝T时，ab、cd两边切割磁感线，产生感应电动势和感应电流，线圈中感应电流方向是a→b→c→d，如图丁所示；t＝T时，图戊同图甲情况．图3233．两个特殊位置物理量的特点比较中性面中性面的垂面位置线圈平面与磁场垂直线圈平面与磁场平行磁通量最大零磁通量的变化率零最大感应电动势零最大线圈边框切割磁感线的有效速度零最大感应电流零最大电流方向改变不变1．(多选)图中哪些情况线圈中产生了交流电()【解析】闭合线圈必须绕垂直于磁场的轴旋转，才能产生交变电流，且E＝nBSω对线圈形状无要求，B、C、D正确．【答案】BCD2．(多选)关于中性面，下列说法中正确的是()A．线圈在转动中经过中性面位置时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零B．线圈在转动中经过中性面位置时，穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大C．线圈每经过一次中性面，线圈中感应电流的方向就改变一次D．线圈每转动一周，经过中性面一次，所以线圈每转动一周，感应电流的方向就改变一3次【解析】中性面是线圈平面与磁感...