高中物理 第五章 交变电流 第1节 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免费

第1节交变电流1.理解交变电流、直流的概念，会观察交流电的波形图．2.理解正弦式交变电流的产生，掌握交流电产生的原理．3．知道交变电流的变化规律及表示方法．一、交变电流和交变电流的产生1．交变电流(1)交变电流的定义：大小和方向都随时间周期性变化的电流，简称交流．(2)直流：方向不随时间变化的电流．2．交变电流的产生(1)典型模型：在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈里产生的是交变电流．实验装置如图所示．(2)中性面：线圈在磁场中转动过程中，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．正弦式交变电流(1)定义：按正弦规律变化的交变电流叫做正弦式交变电流，简称正弦式电流．(2)函数表达式和图象函数表达式图象瞬时电动势：e＝Emsin__ωt瞬时电压：u＝Umsin__ωt瞬时电流：i＝Imsin__ωt注：表达式中Em、Um、Im分别是电动势、电压、电流的峰值，而e、u、i则是这几个量的瞬时值．2．几种常见的交变电流判一判(1)只要线圈在磁场中转动，就可以产生交变电流．()(2)当线圈中的磁通量最大时，产生的电流也最大．()(3)当线圈平面与磁场垂直时，线圈中没有电流．()(4)表达式为e＝Emsinωt的交变电流为正弦式交变电流，表达式为e＝Emsin的交变电流也是正弦式交变电流．()提示：(1)×(2)×(3)√(4)×做一做(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，下列说法中正确的是()A．当线框位于中性面时，线框中的感应电动势最大B．当穿过线框的磁通量为0时，线框中的感应电动势也为0C．每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率为0提示：选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0，即此时穿过线框的磁通量的变化率等于0，感应电动势或感应电流的方向也就在此时刻变化．线框垂直于中性面时，穿过线框的磁通量为0，但切割磁感线的两边都垂直切割，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．想一想线圈的电动势的图象和线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴匀速转动时的对应关系是怎样的？提示：交变电流的产生1．产生条件：在匀强磁场中，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动．2．过程分析：如图(1)所示为线圈ABCD在磁场中绕轴OO′转动时的截面图，AB和CD两条边切割磁感线，产生电动势，线圈中就有了电流(或者说穿过线圈的磁通量发生变化而产生了感应电流)．具体分析如图(2)所示，当线圈转动到图甲位置时，导体不切割磁感线，线圈中无电流；当线圈转动到图乙位置时，导体垂直切割磁感线，线圈中有电流，且电流从A端流入；线圈在图丙位置同线圈在图甲位置；线圈在图丁位置时，电流从A端流出，这说明电流方向发生了改变；线圈在图戊位置同在图甲位置．线圈这样转动下去，就在线圈中产生了交变电流．命题视角1交变电流产生条件的判断(多选)(2018·江苏沭阳测试)如图所示，一面积为S的单匝矩形线圈处于有界磁场中，能使线圈中产生交变电流的是()A．将线圈水平向右匀速拉出磁场B．使线圈以OO′为对称轴做匀速转动C．使线圈以ab为轴匀速转动D．磁场以B＝B0sinωt规律变化[解析]将线圈水平向右匀速拉出磁场，穿过线圈的磁通量均匀变化，产生恒定的感应电流，A错误；线圈绕任一垂直于磁场的轴匀速转动时，线圈中磁通量变化都不均匀，感应电流的大小、方向都会周期性变化，会产生交变电流，B、C正确；磁场以B＝B0sinωt规律变化，线圈中磁通量按正弦规律变化，感应电流的大小、方向都会变化，会产生正弦式交变电流，D正确．[答案]BCD命题视角2对中性面的理解(2018·北京房山区检测)线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交变电流的图象如图所示，由图象可推断()A．在B、D时刻穿过线圈的磁通量最多B．在A、C时刻线圈处于中性面位置C．从A时刻到D时刻线圈转过的角度为πD．若从0时刻到D时刻经过0.02s，则在1s内交变电流的方向改变50次[解析]B、D时刻交流电瞬时值为零，此时磁通量变化率最小，磁通量最大，处于中性面位置；在A、C...