1、第第1 1节交变电流节交变电流第三章交变电流知识点 交变电流直流电:方向不随时间变化的电流简称:直流符号:DC交变电流:大小和方向均随时间做周期性变化的电流简称:交流符号:AC1新知探究知识点 交变电流特别提醒1新知探究方向随时间做周期性变化是交流电的最主要特征,也是交流电和直流方向随时间做周期性变化是交流电的最主要特征,也是交流电和直流电的根本区别交流电的典型特征是电流方向变化,其大小可能不变,如电的根本区别交流电的典型特征是电流方向变化,其大小可能不变,如矩形交流电的方向变化但大小不变,也是交流电矩形交流电的方向变化但大小不变,也是交流电知识点 交变电流正弦式电流:按正弦规律变化的交变电流
2、叫做正弦式交变电流,简称正弦式电流1新知探究知识点 交变电流的产生产生在匀强磁场中,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新知探究知识点 交变电流的产生过程分析:如图所示2新知探究知识点 交变电流的产生2新知探究线圈由甲位置转到乙位置过程中,电流方向为线圈由甲位置转到乙位置过程中,电流方向为badc.线圈由乙位置转到丙位置过程中,电流方向为线圈由乙位置转到丙位置过程中,电流方向为badc.线圈由丙位置转到丁位置过程中,电流方向为线圈由丙位置转到丁位置过程中,电流方向为abcd.线圈由丁位置回到甲位置过程中,电流方向为线圈由丁位置回到甲位置过程中,电流方向为ab
3、cd.知识点 交变电流的产生中性面2新知探究知识点 交变电流的产生易错点2新知探究有的同学误认为当线圈平面与中性面重合时,穿过线圈平面的磁通量有的同学误认为当线圈平面与中性面重合时,穿过线圈平面的磁通量最大,感应电动势也应最大;当线圈平面与磁感线重合时,穿过线圈平面最大,感应电动势也应最大;当线圈平面与磁感线重合时,穿过线圈平面的磁通量为零,感应电动势也应为零的磁通量为零,感应电动势也应为零知识点 交变电流的产生易错点2新知探究知识点 交变电流的变化规律正弦式电流表达式的推导(1)瞬时值表达式的推导若线圈平面从中性面开始转动,如图所示,则经时间t:3新知探究知识点 交变电流的变化规律正弦式电流
4、表达式的推导3新知探究知识点 交变电流的变化规律(2)峰值由eNBSsint可知,电动势的最大值,即峰值EmNBS.交变电动势最大值由线圈匝数N、磁感应强度B、转动角速度及线圈面积S共同决定,与线圈的形状无关,与转轴的位置无关如图所示的几种情况,若N、B、S、相同,则电动势的最大值相同3新知探究知识点 交变电流的变化规律3新知探究知识点 交变电流的变化规律正弦式交变电流的图象(1)用图象描述交变电流的变化规律(在中性面时t0)如下:3新知探究知识点 交变电流的变化规律特别提醒3新知探究从图象中可以解读到以下信息:从图象中可以解读到以下信息:(1)交变电流的峰值交变电流的峰值Em、Im和周期和周
5、期T.(2)因线圈在中性面时感应电动势、感应电流均为零,磁通量最大,所因线圈在中性面时感应电动势、感应电流均为零,磁通量最大,所以可确定线圈位于中性面的时刻以可确定线圈位于中性面的时刻(3)找出线圈平行磁感线的时刻找出线圈平行磁感线的时刻(4)判断线圈中磁通量的变化情况判断线圈中磁通量的变化情况知识点 交变电流的变化规律正弦式交变电流的图象(2)几种不同类型的交变电流3新知探究知识点 交变电流的变化规律规律方法3新知探究线圈转动时瞬时值与平均值的求法线圈转动时瞬时值与平均值的求法1瞬时值求法瞬时值求法(1)确定线圈转动从中性面位置开始计时,还是从垂直中性面的位置开始确定线圈转动从中性面位置开始
6、计时,还是从垂直中性面的位置开始计时计时(2)确定表达式是正弦函数还是余弦函数,若从中性面位置开始计时,表确定表达式是正弦函数还是余弦函数,若从中性面位置开始计时,表达式为正弦函数,若从垂直中性面的位置开始计时,则为余弦函数达式为正弦函数,若从垂直中性面的位置开始计时,则为余弦函数知识点 交变电流的变化规律规律方法3新知探究知识点 交变电流的变化规律规律方法3新知探究知识点 交变电流的变化规律【例题2】如图所示,匀强磁场B=0.1 T,所用矩形线圈的匝数 n=100,边长ab=0.2 m,bc=0.5 m,以角速度=100 rad/s绕OO轴匀速转动。当线圈平面通过中性面时开始计时,试求:(1
7、)线圈中感应电动势的瞬时值表达式。3新知探究知识点 交变电流的变化规律3新知探究解析:(1)感应电动势的瞬时值e=nBSsin t,由题可知S=abbc=0.20.5 m2=0.1 m2Em=nBS=1000.10.1100 V=314 V所以e=314sin 100t V。知识点 交变电流的变化规律3新知探究答案:(1)e=314sin 100t V(2)200 V题后反思(1)若从中性面开始计时,交变电流的瞬时值i、e、u的表达式均是正弦形式;若从线圈与中性面垂直时开始计时,则瞬时值的表达式均为余弦形式。从不同位置开始计时,瞬时值表达式不同,通常从中性面开始计时。(2)Em、Um、Im均表
8、示正弦式交变电流的最大值或峰值,其中Em=nBS、Im=、Um=ImR,式中n表示线圈的匝数、S表示线圈的面积、表示线圈转动的角速度、R表示闭合电路的总电阻、R表示外电路的总电阻。1交流发电机的线圈转到线圈平面与中性面垂直时,下列说法正确的是()A电流将改变方向B磁场方向和线圈平面垂直C线圈中产生的感应电动势最大D穿过线圈的磁通量最大课堂训练【答案】C【详解】线圈转到线圈平面与中性面垂直的位置时,磁场方向与线圈平面平行,穿过线圈的磁通量为零,电动势和电流均达到最大值,电流方向不变,故ABD错误,C正确。故选C。课堂训练2实验室中有一台小型发电机,它的线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴做匀速转动
9、时,产生的交变电流的图像如图所示,根据图像判断下列说法正确的是()A在A和C时刻线圈处于中性面位置B在B和D时刻穿过线圈的磁通量为零C从A到D时刻线圈转过的角度为D若从0到D时刻历时0.02s,则在1s内交变电流的方向改变100次课堂训练【答案】D【详解】A在A、C时刻电流最大,线圈处于和中性面垂直的位置,此时磁通量为零,A错误;B在B和D时刻电流为零,线圈处于中性面,穿过线圈的磁通量最大,B错误;C从A到D时刻,线圈旋转周,转过的角度为,C错误;D如果从0到D时刻历时0.02s,恰好为一个周期,则1s内线圈运动50个周期,100次经过中性面,电流方向改变100次,D正确。故选D。课堂训练3如
10、图所示,线圈转动过程中产生交变电流,下列说法正确的是()A转到图甲所示位置时,通过线圈的感应电流最大B转到图乙所示位置时,通过线圈的感应电流最大C转到图丙所示位置时,CD边中感应电流方向为DCD转到图丁所示位置时,AB边中感应电流方向为BA课堂训练【答案】A【详解】A线圈转到题图甲所示位置时,线圈平面与磁感线平行,穿过线图的磁通量为零,但磁通量的变化率最大,线圈产生的感应电动势最大,通过线圈的感应电流最大,选项A正确;BD线圈转到题图乙和题图丁所示位置时,线圈处于中性面,此时感应电流为零,选项BD错误;C线圈转到题图丙所示位置时,由右手定则知CD边中感应电流方向为CD,选项C错误。故选A。课堂
11、训练4判断下列所示的电流一时间图像,属于描述恒定电流的是()A BC D课堂训练【答案】A【详解】大小和方向都不随时间改变的电流为恒定电流,故选项A描述的是恒定电流,B、C、D描述的均为交变电流.故选A。课堂训练5如图1所示有人把自行车进行了改装,在后车轮上装上了一个小型发电机,想看电视时,就骑在自行车上不停地蹬车,可供电视、照明用电。该发电机原理如图2所示,在磁感应强度为B的匀强磁场中,放置一个有固定转轴的发电轮,发电轮平面与磁场方向垂直,发电轮半径为r,轮轴和轮缘为两个输出电极,该发电机先接一理想变压器,再给电视和照明系统供电,则下列说法正确的是()课堂训练A当人蹬车的速度增大时,变压器副线圈两端的电压降低B当人蹬车的速度增大时,变压器副线圈两端的电压不变C电视和照明系统的总功率与发电机的转速无关D电视和照明系统的总功率随发电机转速的增大而增大课堂训练【答案】D【详解】转轮发电机的电动势为蹬车的速度增大时,角速度增大,电动势增大,变压器原线圈两端的电压、副线圈两端的电压增大,电视和照明系统的总功率增大,故选D。课堂训练212EBr谢谢谢谢