第三章 交变电流 第1节 交变电流 新教材人教版 物理（高中选择性必修第二册） 课堂引入 用示波器或电压传感器先观察电池供给的电压的波形，再观察学生电源交流挡供给的电压的波形。 生活中能提供电的设备 1.通过实验,认识交变电流,了解交变电流的产生过程,理解交变电流和直流的概念。 2.能用公式和图像描述正弦交变电流。 3.知道交变电流的变化规律及表示方法,知道交变电流的瞬时值、峰值的物理含义。 学习目标 问题：这些供电设备所产生的电压波形具有什么样的特点？ 一、交变电流 交流电： 电压（电流）方向随时间做周期性变化的电流叫做交流电，简称交流（AC） 直流电： 电压（电流）方向不随时间变化的电流叫做直流电，简称直流（DC） 大小 不变 变化 （恒定电流） 注意：①交变电流经过处理，能转换成直流，例如手机充电头充电； 直流经过逆变器处理也能转换成交流。 ②生活中绝大部分用电都是交变电流，交流比直流经济可靠，使用方便。 ③交流电压的大小可以通过变压器随意转换。 锯齿波扫描电压 矩形脉冲 尖脉冲 二、交变电流的产生 观察交变电流的方向 把两个发光颜色不同的发光二极管并联，注意使两者正、负极的方向不同，然后连接到教学用发电机的两端。转动手柄，两个磁极之间的线圈随着转动。观察发光二极管的发光情况。 现象：两个二极管会交替发光 说明：发电机产生的交流电电流方向在不断变化。 K L E F ???? ? ???? ? ???? ? ???? ? ABCD—线圈 K、L—圆环 E、 F—电刷 交流发电机示意图 装置中两磁极之间产生的磁场可近似为匀强磁场，为了便于观察，图中只画出了其中的一匝线圈。线圈的AB 边连在金属滑环K上，CD边连在滑环 L上；导体做的两个电刷E、F分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接。 二、交变电流的产生 交变电流的产生过程分析 × ? 电流：B→A→D→C→B × ? I 电流：C→D→A→B→C I 中性面 v∥B，没有边切割磁感线 B⊥S， Φ最大，E=0、I=0 A（B）、D（C）边垂直切割磁感应线 B∥S，Φ=0，E最大，I最大 中性面 电流方向具有周期性变化的特点 请判断出下列四个位置时电流方向？并总结这样的发电机在匀速转动过程中产生电流方向有什么特点？ 总结线圈在特殊面具有的特点 1.线圈平面与磁场垂直(B⊥S)； 速度方向与磁场方向平行(B//v) 2.磁通量: 4.感应电动势: 5.感应电流: 3.磁通量的变化率: v v Φ=BS 最大 E=0 ?Φ/?t= 0 I=0 中性面 线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次。 二、交变电流的产生 与中性面垂直的面（峰值面） 1.线圈平面与磁场平行(B//S); 速度方向与磁场方向垂直(B⊥v) 2.磁通量: 3.感应电动势: 5.感应电流: 4.磁通量的变化率: Φ=0 E=BLv 最大 ?Φ/?t 最大 I最大 三、交变电流的变化规律 思考计算1：矩形线圈AB、CD宽L1，AD、BC长L2 ，磁感应强度是B，设线圈平面从中性面开始转动（从中性面开始计时），角速度是ω。经过时间t，求此时的感应电动势。 B v A(B) D(C) t=0 θ v11 v⊥ 中性面 θ 线圈与中性面的夹角是多少？ AB边的速度多大？ AB边切割磁感线的有效速度多大？ AB边中的感应电动势多大？ 整个线圈中的感应电动势多大？ ⑥ 若为N匝线圈，则感应电动势多大？ e :为电动势在时刻t的瞬时值 Em :为电动势可能达到的最大值—峰值 令 Em = NBSω 则 e = Em sin ωt ★★★若从中性面开始计时，则： t 时刻瞬时值 峰值（最大值） 从瞬时值可以看出： ★矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动时，所产生的交变电流按照正弦函数的规律变化，这种交变电流叫正弦式交变电流，简称正弦式电流。 三、交变电流的变化规律 思考：磁通量随时间的变化图像？ Φ=Φm cos ωt=BS cos ωt 三、交变 ... ...
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