高中物理 第5章 1 交变电流学案 新人教版选修3-2-新人教版高二选修3-2物理学案VIP专享VIP免费

1交变电流[学习目标]1.知道交变电流、直流的概念．2.掌握交变电流的产生和变化规律．(重点、难点)3.知道交变电流的峰值、瞬时值的含义．(重点)一、交变电流及其产生1．交变电流(1)交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的电流，简称交流．(2)直流：方向不随时间变化的电流．大小和方向都不随时间变化的电流称为恒定电流．2．交变电流的产生(1)产生条件：在匀强磁场中，矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动．(2)过程分析(如图所示)：(3)中性面：线圈在磁场中转动的过程中，线圈平面与磁场垂直时所在的平面．二、交变电流的变化规律1．从两个特殊位置开始计时瞬时值的表达式从中性面位置开始计时从与中性面垂直的位置开始计时磁通量Φ＝Φmcosωt＝BScosωtΦ＝Φmsinωt＝BSsinωt感应电动势e＝Emsinωt＝NBSωsinωte＝Emcosωt＝NBSωcosωt电压u＝Umsinωt＝sinωtu＝Umcosωt＝cosωt电流i＝Imsinωt＝sinωti＝Imcosωt＝cosωt2.峰值：表达式中的Em、Um、Im分别为电动势、电压和电流可能达到的最大值，叫作峰值．3．正弦式交变电流的图象4．几种不同类型的交变电流1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)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．(×)(2)当线圈中的磁通量最大时，产生的电流也最大．(×)(3)线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动时产生的交流电是交变电流．(√)(4)交变电流的瞬时值表达式与开始计时的位置无关．(×)2．(多选)下列各图中能产生交变电流的是()ABCDCD[A图中的转轴与磁场方向平行，B图中的转轴与纸面方向垂直，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线转动，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．]3．交流发电机在工作时电动势为e＝Emsinωt，若将发电机的转速提高一倍，同时将电枢所围面积减小一半，其他条件不变，则其电动势变为()A．e′＝EmsinB．e′＝2EmsinC．e′＝Emsin2ωtD．e′＝sin2ωtC[本题考查交变电压的瞬时值表达式e＝Emsinωt，而Em＝NBSω，当ω加倍而S减半时，Em不变，故正确答案为C.]正弦交变电流的产生1.两个特殊位置的特点中性面中性面的垂面位置线圈平面与线圈平面与磁场垂直磁场平行磁通量最大零磁通量变化率零最大感应电动势零最大感应电流零最大电流方向改变不变2.正弦交变电流的产生条件(1)匀强磁场．(2)线圈匀速转动．(3)线圈的转轴垂直于磁场方向．【例1】(多选)如图所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO′以恒定的角速度ω转动，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，则在0～这段时间内()A．线圈中的感应电流一直在减小B．线圈中的感应电流先增大后减小C．穿过线圈的磁通量一直在减小D．穿过线圈的磁通量的变化率一直在减小AD[计时开始时线圈平面与磁场平行，感应电流最大，在0～时间内线圈转过四分之一个圆周，感应电流从最大减小为零，磁通量逐渐增大，其变化率一直减小，故A、D正确．]产生正弦式交变电流的条件是：线圈绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动，与线圈的形状和转轴的位置无关.1．(多选)矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面内的轴匀速转动时产生了交变电流，下列说法正确的是()A．当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大B．当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零C．当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流的方向就改变一次D．线框经过中性面时，各边切割磁感线的速度为零CD[线框位于中性面时，线框平面与磁感线垂直，穿过线框的磁通量最大，但此时切割磁感线的两边的速度与磁感线平行，即不切割磁感线，所以感应电动势等于零，也即此时穿过线框的磁通量的变化率等于零，感应电动势或感应电流的方向在此时刻改变．线框垂直于中性面时，穿过线框的磁通量为零，但切割磁感线的两边都是垂直切割，有效切割速度最大，所以感应电动势最大，即此时穿过线框的磁通量的变化率最大，故C、D选项正确．]对交变电流的变化规律的理解1.推导正弦式交变电流瞬时值的表达式若线圈平面从中性面开始转动，如图所示，则经时间t：(1)线圈转过的...