1、21 怎样产生交变电流,课标定位,学习目标：1.理解交变电流的产生原理，掌握交变电流的变化规律及表示方法 2理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义 3培养观察能力、空间想象能力以及将立体图转化为平面图形的能力 4掌握运用数学知识解决物理问题的能力 5了解旋转电枢式发电机和旋转磁极式发电机的工作原理 重点难点：交变电流的产生及其变化规律,核心要点突破,课堂互动讲练,课前自主学案,知能优化训练,2.1,课前自主学案,一、什么是交变电流实验探究：用示波器观察交变电流 1把直流和交变电流先后输入示波器，根据示波器屏幕上观察到的图像可以看出，直流电压的大小和方向不随时间发生变化，而交变电流的电压
2、的大小和方向都随时间_,发生变化,2在物理学中，把大小和方向都随时间做_的电流，叫做交变电流，简称_，常用字母“AC”或符号“”表示大小和方向都不随时间变化的电流叫恒定电流，简称_，用字母“DC”或符号“”表示 3实验和理论分析表明，课本图26的交变电流的电流和电压是按_规律变化的，这种电流叫做正弦式交变电流,周期性变化,交流,直流,正弦函数,思考感悟 方向不随时间变化的电流叫直流电直流电分为恒定电流和脉动直流电两类：其中大小和方向都不随时间改变的电流叫恒定电流；方向不随时间改变、而大小随时间改变的电流叫脉动直流电那么交流电和直流电的区别是什么？ 提示：直流电与交流电的区分：方向不随时间变化的
3、电流是直流电，方向随时间变化的电流是交流电可见方向是否变化是区分直流电和交流电的关键,二、交流发电机 1结构 交流发电机由一个_和一个_两大部分组成线圈在磁场中转动时产生的感应电流通过_和电刷输给用电器 2原理 (1)产生原理：在匀强磁场中，让一矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴_转动时，就得到了_都随时间变化的交变电流,可转动的线圈(电枢),磁体,滑环,匀速,大小和方向,(2)过程分析：如图211所示为线圈转一周过程中的几个关键位置，图甲、丙、戊所示的位置，线圈平面垂直于磁感线，各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电动势，这样的位置叫_图乙、丁所示的位置，线圈平面与磁场方向平行，ab、cd两边垂直切
4、割磁感线，此时线圈中的感生电流达到_,中性面,最大,图211,这五个位置的中间过程，各有变化的电流存在，从图中可以看到当ab边向右、cd边向左运动时，感生电流是沿abcd方向流动的；当ab边向左、cd边向右运动时，感生电流是沿dcba方向流动的 由以上分析可知，线圈转一周的过程中，感生电流的大小和方向都在不停地变化，每转一周重复这种变化一次，这样线圈所在的电路中就出现了大小和方向都做周期性变化的_ (3)产生正弦式交流电的条件：匀强磁场、转轴与磁场垂直，线圈匀速转动，与转轴位置和线圈形状无关 感应电动势瞬时值表达式：e_.,交变电流,Emsint,磁极,电枢,500V,电枢,磁极,几千,几万,
5、四、交变电流的电能从哪里来 从能量转化的角度看，发电机是把机械能转变为电能的机器，发电机按其原动力机分为：_发电机、汽轮发电机、柴油发电机和_发电机,水轮,核能,核心要点突破,一、对交变电流的认识 1两种电流 (1)恒定电流 大小和方向都不随时间变化的电流叫做恒定电流 (2)交变电流 大小和方向随时间做周期性变化的电流，叫做交变电流，简称交流电 方向随时间做周期性变化是交变电流最重要的特征如图212中A、B、C均为交变电流，而D就不是交变电流，因为D中电流方向不随时间改变,图212,2正弦式电流 (1)定义 随时间按正弦规律变化的电流叫做正弦式电流,图213,在我国工农业生产及生活中使用的交变
6、电流都是正弦式电流，但并非只有按正弦规律变化的电流才叫交变电流 (2)正弦式交变电流的图像 正弦式交变电流的图像是正弦曲线，如图213所示,3几种常见的交变电流(如图214所示),甲：家庭电路中的正弦式电流 乙：示波器中的锯齿波扫描电压 丙：电子计算机中的矩形脉冲 丁：激光通信用的尖脉冲 图214,即时应用(即时突破，小试牛刀) 1.关于交变电流和直流电的说法中，正确的是( ) A如果电流的大小做周期性变化，则一定是交变电流 B直流电的大小可以变化，但方向一定不变 C交变电流一定是按正弦或余弦规律变化的 D方向随时间变化的电流叫做交变电流,解析：选BD.直流电的方向不发生变化，而大小可以改变大
7、小和方向均不变化的电流称为恒定电流交变电流是指方向发生周期性变化的电流，可以是锯齿形、矩形波形、尖脉冲波形以及正弦波形等，这些都属于交变电流一般未作特别说明时，可视为大小和方向都发生周期性变化的正弦式交变电流,二、交变电流的基本规律的理解 1两个特殊位置的特点,2.交变电流的变化规律 (1)规律的推导 如图215所示，该线圈从中性面起经时间t转过角度，则t，此时两边ab、cd速度方向与磁感线方向的夹角分别为t和180t，它们产生的感应电动势同向相加，整个线圈中的感应电动势为：,图215,(2)交变电流规律总结 正弦交变电流的电动势、电压和电流随时间的变化规律可用下列各式表示： eEmsint，
8、 uUmsint， iImsint. 对以上三个关系式，应注意： 等于线圈转动的角速度,峰值Em(及Um、Im)与线圈的匝数、线圈的面积、磁场的磁感应强度及线圈转动的角速度有关，关系式为EmNBS. 正弦交变电流的变化规律与线圈的形状无关，转动轴通常与磁感线垂直 以上各式均为t0时，线圈在中性面,特别提醒：(1)电动势按正弦规律变化eEmsint，仅限于线框自中性面开始计时的情形，若线圈从磁感线与线圈平面平行的位置开始计时，表达式变为：enBcost. (2)在轴和磁场垂直的前提下，交变电流的表达式与轴的位置无关,即时应用(即时突破，小试牛刀) 2. (2011年陕西高二检测)如图216所示为
9、一矩形线圈abcd，已知ab边长为l1，bc边长为l2，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO轴以角速度从图示位置开始匀速转动，则t时刻线圈中的感应电动势为( ),图216,课堂互动讲练,交变电流的特点,如图217所示，各图线中表示交变电流的是( ),图217,【精讲精析】 要充分理解交变电流的定义，A图表示的电流大小发生了周期性变化，但方向没有变化，B、C、D图中电流的大小和方向均发生了周期性变化，故选B、C、D. 【答案】 BCD 【方法总结】 方向随时间做周期性变化是交变电流的最主要特征，也是交变电流和直流电的根本区别,对中性面特点的认识,矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，在线圈平面经过中性面瞬
10、间( ) A线圈平面与磁感线平行 B通过线圈的磁通量最大 C线圈中的感应电动势最大 D线圈中感应电动势的方向突变,【精讲精析】 在线圈平面垂直于磁感线时，各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这样的位置叫做中性面根据这一定义，线圈平面经过中性面瞬间，通过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势为零，此后，感应电动势方向(即感应电流方向)将与原方向相反所以正确选项为B、D. 【答案】 BD,交变电流的规律及其应用,(2011年安康高二检测)如图218所示，匝数为100匝的圆形线圈绕与磁场垂直的轴OO，以50 rad/s的转速转动，穿过线圈的最大磁通量为0.01 Wb，从图示的位置开始计时，写出线圈
11、中感应电动势的瞬时值表达式,图218,【思路点拨】 解决此题的关键有两条： (1)根据图中位置判断正、余弦关系； (2)利用题目数据分析eEmsint或eEmcost中各相应物理量 【自主解答】 本题图示位置为线圈平面与磁场方向平行的位置，产生的交流电为余弦式的交变电流，感应电动势的瞬时值表达式eEmaxcost，而EmaxNBS，2n23.1450 rad/s314 rad/s，maxBS0.01 Wb，所以Emax1000.01314 V314 V， 故感应电动势的瞬时值表达式为： eEmaxcost314cos314t V. 【答案】 e314cos314t V,变式训练 一矩形线圈有100匝，面积为50 cm2，线圈内阻r2 ，在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，从线圈平面与磁场平行时开始计时，已知磁感应强度B0.5 T，线圈的转速n1200 rad/min，外接一用电器，电阻为R18 ，试写出R两端电压瞬时值的表达式,答案：U9cos40t V,知能优化训练,本部分内容讲解结束,点此进入课件目录,按ESC键退出全屏播放,谢谢使用,
