5.1《交变电流》.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,新课标人教版课件系列,高中物理,选修3-2,1/41,5.1交变电流,2/41,5.1,交变电流,第五章 交变电流,3/41,知识回顾,怎样在一个矩形线框中产生感应电流？,请利用电磁感应知识，设计一个发电机模型。,设计：让矩形线圈在匀强磁场中绕,垂直,于磁场轴匀速转动。,4/41,转子,电刷,电刷,定子,5/41,【演示1】,6/41,观察小灯泡,发光,情况,“,亮,”,、,“,闪,”,闪:,亮:,经过灯泡电流大小是改变,说明有电流经过灯泡,结论,：线框中产生感应电流强度大小是改变,一、交变电流,7/41,做一做,【演示2】,8/41,观察二极管,发光,情况,交替发光,经过二极管电流,方向,是周期性改变,线框中产生感应电流方向是改变,G,9/41,10/41,概念:,1.交变电流,:,大小和,方向,都随时间做周期性改变.,简称交流（AC）,2.,直流电,:,方向,不随时间改变电流（DC）,恒定电流,:,大小,和,方向,不随时间改变电流,11/41,观察以下几个电流与时间图象,判断哪些是交变电流,i,t,0,(2),i,t,0,(1),i,t,0,(3),i,0,t,(4),i,0,t,(5),（1）（2）（5）,12/41,二、交变电流产生,13/41,阅读P,32,并回答以下问题:,14/41问题1.在线圈转动过程中,哪些边在做切割磁感线运动?,问题2.这两条边是否一直在做切割磁感线运动?,ab、cd边,二、交变电流产生,线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场轴匀速转动,c,b,d,a,a,a,a,a,b,b,b,d,d,d,d,c,c,c,15/41,中性面,思索:在这个位置,磁通量,是多大?,电动势是零,此时线圈所在平面叫做,中性面,a,(b),(c),d,v,1,v,2,a,b,c,d,H,F,B,S,最大,E,=0,I,=0,特点：,BV,16/41,问题3.若,单匝,线框所处位置与中性面垂直,设磁感应强度大小为B,ab边和cd边长均为L,1,ad边和bc边长为L,2,线框绕垂直于磁场而且过ad和bc边中点轴旋转,角速度大小为.问:,ab边,和,cd边,切割磁感线产生电动势分别是多大?,a,c,d,H,F,17/41,a,(b),(c),d,v,1,v,2,a,c,d,H,F,中性面,E,ab=,BL,1,V,1,=BL,1,E,cd=,BL,1,V,2,=BL,1,18/41,问题4.,整个单匝,线框在与,中性面垂直,位置时产生感应电动势是多大?,a,(b),(c),d,v,1,v,2,E,=E,ab,+E,cd,=BL,1,+BL,1,=BL,1,L,2,=BS,思索:磁通量是多大?,中性面,a,c,d,H,F,特点：,BS,=0,E最大,I,最大,19/41,问题若,单匝,线框从中性面开始以角速度,转动,经过一段时间t,在,这一时刻,整个线框产生电动势又是多大?（ab=cd=L,1,bc=ad=L,2,磁感强度为B),V,1,V,2,a,c,d,H,F,中性面,a(b),c(d),20/41,V,1,V,2,V,1,V,1,V,2,V,2,a,c,d,H,F,b,(,=t,),中性面,瞬时值,e=e,ab,+e,cd,=BL,1,v,1,+BL,1,v,2,=BL,1,L,2,sin,=BL,1,L,2,sin,t=,Bssin,t=E,m,sint,峰值,21/41,瞬时值,峰值,问题：若,n匝,线框从中性面开始转动,经过一段时间t,在这一时刻整个线框产生电动势又是多大?,V,3,V,4,a,c,d,H,F,b,中性面,22/41,思索：交变电流,方向,线圈每经过一次中性面，感应电流方向就改变一次，线圈每转动一周，感应电流方向改变两次。,问题：线圈转动一周，电流方向改变多少次？,问题：线圈转动一周，经过中性面多少次?,线圈每转动一周，两次经过中性面。,23/41,三、交变电流改变规律,瞬时值,E,m,=nBS,峰值,线圈每经过一次中性面，感应电流方向就改变一次，线圈每转动一周，感应电流方向改变两次。,24/41,问题：若有n匝线框在匀速转动,产生瞬时电动势,若整个线框总电阻为r,外电阻为R,则经过电阻电流和电阻两端电压分别是多少?,v,u,i,四、交变电路中电流及电压,瞬时值,瞬时值,峰值,峰值,25/41,问题8.前面是用表示式表示交流电改变规律,怎样用图象表示交流电改变规律?,c,b,d,a,a,a,a,a,b,b,b,d,d,d,d,c,c,c,五、交流电图像,26/41,t,t,T,3T/4,T/2,T/4,O,3/2,/2,2,e,E,m,=nB,s,E,m,作图时要求感应电动势正方向为dcbad,c,b,d,a,a,a,a,a,b,b,b,d,d,d,d,c,c,c,思索：假如从与中性面垂直面开始计时电动势图像怎样？,27/41,思索：若线框,从垂直中性面开始计时，,在,t,时刻线圈中感应电动势？并画出图象。,enBscost=E,m,cost,t,t,T,3T/4,T/2,T/4,O,3/2,/2,2,e,E,m,28/41,29/41,(1)正弦交流电,(2)示波器中锯齿波扫描电压,(3)电子计算机中矩形脉冲,(4)激光通信中尖脉冲,六、交变电流种类,30/41,六、交流发电机,31/41,32/41,1、组成：用来产生感应电动势线圈（叫电枢）用来产生磁场磁极,2、种类 旋转电枢式发电机 旋转磁极式发电机,转动部分叫转子，不动部分叫定子,33/41,【例】如图所表示，匀强磁场磁感应强度,B,=2 T，匝数,n,=6矩形线圈,abcd,绕中心轴,OO,匀速转动，角速度,=200 rad/s。已知,ab,=0.1 m，,bc,=0.2 m，,（1）感应电动势最大值；,（2）设时间,t,=0时线圈平面与磁感线垂直，写出线圈中感应电动势瞬时值表示式；,a,b,c,d,O,O,/,B,34/41,例,线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交变电流图象如图所表示，由图示可知(),A、在A和C时刻线圈处于磁通量改变率最大位置B、在A和C时刻穿过线圈磁通量为最大C、在B时刻到D时刻线圈转过角度为弧度D、若从B时刻到D时刻经过0.01s，则在1s内交变电流方向改变100次,ACD,35/41,本节课小结:,2、正弦式交变电流规律:(从中性面开始计时),3、中性面特点：,1、交变电流:,其中：,大小和,方向,都随时间做周期性改变,磁通量最大为m；,e=0；电流方向改变。,36/41,回顾解释【演示1】中小灯泡为何会闪亮?,一个周期中闪亮几次?,t,t,T,3T/4,T/2,T/4,O,3/2,/2,2,u,U,m,t,1,t,2,t,3,t,4,U,1,-U,1,两次,37/41,类比延伸,如图所表示，,ABC,是由均匀细导线制成面积为S等边三角形线框，它以,AC,为转轴，在磁感应强度为,B,恒定匀强磁场中以恒定角速度转动（俯视为逆时针旋转）,磁场方向与,AC,垂直指向纸内请写出从这一时间开始计时,感应电动势随时间改变关系式.,A,C,B,e=nBSsint,（n=1）,思索：经过线圈在磁场中绕垂直于磁场轴旋转切割产生电动势与线圈形状是否相关？,无关,38/41,1、一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内固定轴转动，线圈中感应电动势,e,随时间,t,改变如图所表示。下面说法中正确（）,A,t,1,时刻经过线圈磁通量为零,B,t,2,时刻经过线圈磁通量绝对值最大,C,t,3,时刻经过线圈磁通量改变率绝对值最大,D每当,e,转换方向时，经过线圈磁通量绝对值都为最大,D,巩固练习：,39/41,2、交流发电机有两种，即,、,其中转动部分叫,，不动部分叫,发电机转子是由,、,或其它动力机带动,旋转磁极式,旋转电枢式,转子,定子,水轮机,蒸汽轮机,40/41,3,.,一台发电机在产生正弦式电流。假如发电机电动势峰值为E,m,=400V，线圈匀速转动角速度为,=314rad/s，试写出电动势瞬时值表示式。假如这个发电机外电路只有电阻元件，总电阻为,，电路中电流峰值是多少？写出电流瞬时值表示式。,e=E,m,sinWt=400sin314t,解：,电动势瞬时值表示式为：,电流峰值为：,I,m,=E,m,/R=400=0.2A,电流瞬时值表示式为：,i=I,m,sinWt=0.2sin314t,41/41,