,第,1,节：交变电流习题课,第 1 节：交变电流习题课,1,方向,不随时间变化的电流称为直流电,。例如电池,供给的,电流。,大小,和方向都随时间做周期性变化,这样的电流叫做交变电流,。例如家庭,照明电路中的,电流。,1,、直流电流,(DC),一、交变电流的概念,2,、,交变,电流,(AC,),复习,方向不随时间变化的电流称为直流电。例如电池供给的电流。,2,0,i,t,恒定直流,0,i,t,半波整流,0,i,t,全波整流,脉冲直流,0it恒定直流0it半波整流0it全波整流脉冲直流,3,示波器中的锯齿波扫描电压,电子计算机中的矩形脉冲,激光通信用的尖脉冲,家庭电路中的正弦式电流,示波器中的锯齿波扫描电压电子计算机中的矩形脉冲激光通信用的尖,4,二、,交变电流,的产生,线圈,在,匀强,磁场中绕,垂直,于磁场的中心轴,匀速,转动，就产生了交流电。,二、交变电流的产生线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的中心轴匀速转,5,选取线圈,运动,过程中如,图所示的,几个特殊时刻进行,研究,1,、过程分析,选取线圈运动过程中如图所示的几个特殊时刻进行研究1、过程分析,6,A,(,B,),D,(,C,),将立体图转化为平面正视图,此时线圈具有的,特点,线圈平面与磁场,垂直,，速度方向与磁场方向,平行,磁通量为最大,磁通量的变化率为,0,感应电流 为,0,，,线圈转动,一周,，,两次,经过中性面，电流方向改变,两,次,。,感应电动势,为,0,我们称为,中性面,A(B)D(C)将立体图转化为平面正视图此时线圈具有,7,将立体图转化为平面正视图,此时线圈具有的,特点,线圈平面与,磁场,平行,，,速度方向与磁场,方向,垂直,磁通量,为,0,磁通量的变化,率最大,感应电流,最大,感应电动势,最大,A,(,B,),D,(,C,),我们称为,峰值面,将立体图转化为平面正视图此时线圈具有的特点线圈平面与磁场平行,8,A,B,C,D,B,v,A,(,B,),D,(,C,),t,=0,v,v,中性面,如图，线圈,从中性面开始转动，角速度,。经过时间,t,，,AB,、,CD,宽,L,1,，,AD,、,BC,长,L,2,AB,边,中的感应电动势：,线圈中的感应电动势：,三、交变电流,的,一般,变化,规律,e,1,=,BL,1,v,sin,=,BL,1,sin,t,L,2,2,e,=2,BL,1,sin,t,=,BS,sin,t,L,2,2,ABCDBvA(B)D(C)t=0vv中性面,9,当,线圈,匝数,为,N,时,（,1,）电动势按正弦规律,变化：,e,=,E,m,sin,t,转轴,垂直匀强磁场，经中性面时开始计时,e,=,NBL,1,L,2,sin,t,=,NBS,sin,t,令,E,m,=,NBSW,则有,e,=,E,m,sin,t,1,、交变电流,的变化规律,2,、成立条件,（,2,）电流按正弦规律变化：,i,=,I,m,sin,t,【,名师示范课,】,部编版新高二物理选择性必修第二册交变电流 习题课,-,公开课课件（推荐）,【,名师示范课,】,部编版新高二物理选择性必修第二册交变电流 习题课,-,公开课课件（推荐）,当线圈匝数为 N 时（1）电动势按正弦规律变化：e=Em,10,e,为电动势在时刻,t,的瞬时值，,E,m,为电动势的最大值（峰值）,若线圈从,峰值面,的位置开始计时，,e,E,m,cos,t,峰值与开始计时的位置及线圈转动的时间无关，与线圈形状无关，与转轴的位置无关,e,=,E,m,sin,t,【,名师示范课,】,部编版新高二物理选择性必修第二册交变电流 习题课,-,公开课课件（推荐）,【,名师示范课,】,部编版新高二物理选择性必修第二册交变电流 习题课,-,公开课课件（推荐）,e 为电动势在时刻 t 的瞬时值，Em为电动势的最大值（峰值,11,规律,物理量,函数表达式,图象,磁通量,m,cos,t,BS,cos,t,电动势,e,E,m,sin,t,nBS,sin,t,电压,u,U,m,sin,t,sin,t,电流,i,I,m,sin,t,sin,t,从中性面开始计时的各种图像,【,名师示范课,】,部编版新高二物理选择性必修第二册交变电流 习题课,-,公开课课件（推荐）,【,名师示范课,】,部编版新高二物理选择性必修第二册交变电流 习题课,-,公开课课件（推荐）,规律函数表达式图象磁通量mcos,12,例,1.,矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面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,每当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流方向就改变一次,D,线框经过中性面时，各边不切割磁感线,CD,【,名师示范课,】,部编版新高二物理选择性必修第二册交变电流 习题课,-,公开课课件（推荐）,【,名师示范课,】,部编版新高二物理选择性必修第二册交变电流 习题课,-,公开课课件（推荐）,例1.矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面的轴匀速转动时,13,例,2.,一矩形线圈，绕垂直于匀,强磁场并位于线圈平面内的固,定轴转动，线圈中的感应电动,势,e,随时间的变化如图所示，,下列说法中正确的是,(,),A.,t,1,时刻通过的磁通量为零,B.,t,2,时刻通过的磁通量的绝对值最大,C.,t,3,时刻通过的磁通量变化率的绝对值最大,D.,每当,e,变换方向时通过的磁通量的绝对值最大,【,名师示范课,】,部编版新高二物理选择性必修第二册交变电流 习题课,-,公开课课件（推荐）,【,名师示范课,】,部编版新高二物理选择性必修第二册交变电流 习题课,-,公开课课件（推荐）,例2.一矩形线圈，绕垂直于匀【名师示范课】部编版新高二物理,14,【,解析,】,因,电动势按余弦规律变化，故初始时刻线圈处于垂直中性面的位置，,至,t,1,时刻,恰好到达中性面，磁通量最大，,A,错,；,t,2,时刻又垂直中性面，磁通量为零，但其变化率,最大，,B,错,；,t,3,时刻,又到达中性面，磁通量最大，但其变化率为零，,C,错；,e,变换,方向时正是其大小为零时，也恰好是磁通量最大,时。,【,答案,】,D,【,名师示范课,】,部编版新高二物理选择性必修第二册交变电流 习题课,-,公开课课件（推荐）,【,名师示范课,】,部编版新高二物理选择性必修第二册交变电流 习题课,-,公开课课件（推荐）,【解析】因电动势按余弦规律变化，故初始时刻线圈处于垂直中性面,15,例,3.,交流发电机在工作时的电动势为,e=E,0,sinwt,若将其电枢的转速提高,1,倍，其他条件不变，则其电动势变为（）,A E,0,sin,B 2E,0,sin,C E,0,sin2wt,D 2E,0,sin2wt,D,【,名师示范课,】,部编版新高二物理选择性必修第二册交变电流 习题课,-,公开课课件（推荐）,【,名师示范课,】,部编版新高二物理选择性必修第二册交变电流 习题课,-,公开课课件（推荐）,例3.交流发电机在工作时的电动势为e=E0sin,16,D,例,4.,如图甲,所示，一矩形线圈,abcd,放置在匀强磁场中，并绕过,ab,、,cd,中点的轴,OO,以角速度,逆时针匀速转动若以线圈平面与磁场夹角,45,时,(,如图乙,),为计时起点，并规定当电流自,a,流向,b,时，电流方向为正则下列四幅图中正确的是,(,),【,名师示范课,】,部编版新高二物理选择性必修第二册交变电流 习题课,-,公开课课件（推荐）,【,名师示范课,】,部编版新高二物理选择性必修第二册交变电流 习题课,-,公开课课件（推荐）,D例4.如图甲所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕,17,【,名师示范课,】,部编版新高二物理选择性必修第二册交变电流 习题课,-,公开课课件（推荐）,【,名师示范课,】,部编版新高二物理选择性必修第二册交变电流 习题课,-,公开课课件（推荐）,【名师示范课】部编版新高二物理选择性必修第二册交变电流 习题,18,例,5,、,一台发电机在产生正弦式电流。如果发电机电动势的峰值为E,m,=400V，线圈匀速转动的角速度为,=314rad/s，试写出电动势瞬时值的表达式。如果这个发电机的外电路只有电阻元件，总电阻为2000,，电路中电流的峰值是多少？写出电流瞬时值的表达式。,e=E,m,sin,W,t=400sin314t,解,：,电动势瞬时值的表达式为：,电流峰值为：,I,m,=E,m,/R=4002000=0.2A,电流瞬时值的表达式为：,i=,I,m,sin,W,t=0.2sin314t,【,名师示范课,】,部编版新高二物理选择性必修第二册交变电流 习题课,-,公开课课件（推荐）,【,名师示范课,】,部编版新高二物理选择性必修第二册交变电流 习题课,-,公开课课件（推荐）,例5、一台发电机在产生正弦式电流。如果发电机电,19,例,6,、一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电动势的最大值为,311V,，线圈在磁场中转动的角速度,100rad/s,。,（,1,）写出感应电动势的瞬时值表达式。,（,2,）若该发电机只与含电阻的负载组成闭合电路，电路的 总电阻为,100,，试写出通过负载的电流强度的瞬时表达式，在,t=1/120s,时电流强度的瞬时值为多少？,（,3,）线圈从中性面转过,180,度的过程中，电动势的最大值、平均值分别是多少？,（,4,）转动过程中磁通量的变化率最大值是多少？,答案,（,1,）,e,=311Sin100,t,（,3,）,E,m,=311V,E,=,N,/,t,=2,NBS,/,198V,（,2,）,I,=3.11Sin,（,100,*1/120,）,=3.11*1/2=1.55,（,A,）,（,4,）,/,t,=311/N,（,Wb/s,）,【,名师示范课,】,部编版新高二物理选择性必修第二册交变电流 习题课,-,公开课课件（推荐）,【,名师示范课,】,部编版新高二物理选择性必修第二册交变电流 习题课,-,公开课课件（推荐）,例6、一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电动势,20,