1 交变电流 定位·学习目标 1.通过对交变电流概念的学习,掌握交变电流和直流的区别,培养物理观念核心素养。 2.通过对交变电流的产生和变化规律的分析,掌握交变电流的产生和变化规律,会推导交变电流的瞬时值表达式,培养科学思维核心素养。 知识点一 交变电流 探究新知 1.交变电流:随时间做周期性变化的电流叫作交变电流,简称交流(AC)。 2.直流:方向不随时间变化的电流称为直流(DC)。 新知检测 依据下面情境,判断下列说法的对错。 (1)图甲所示的电流为交变电流。( × ) (2)图乙所示的电流为交变电流。( √ ) (3)交变电流的主要特征是电流的方向随时间周期性变化。( √ ) 知识点二 交变电流的产生 探究新知 如图是交流发电机的示意图。 1.线圈运动时,可以根据右手定则来判断AB边或CD边上感应电流的方向。因为AB边或CD边运动时,垂直于磁感线方向的速度不断变化,所以感应电动势也在变化,感应电流同时发生变化。 2.假设电流从E经过负载流向F的方向记为正,反之为负,在横坐标轴上标出线圈到达示意图中甲、乙、丙、丁几个位置时对应的时刻(如图所示),大致画出感应电流随时间变化的曲线。 新知检测 (1)图甲中,线圈匀速转动一周,电流表的指针如何摆动 为什么 答案:电流表的指针左右摆动。这是因为线圈中产生了大小和方向周期性变化的电流。 (2)图乙中,两个发光二极管发光现象有什么特点 为什么 答案:两个发光二极管交替发光,原因是发电机产生与直流不同的电流,两个发光二极管一会儿接通一个,一会儿再接通另一个,电流方向不停地改变。 知识点三 交变电流的变化规律 探究新知 1.中性面 (1)中性面:与磁感线垂直的平面。 (2)当线圈平面位于中性面时,线圈中的磁通量最大,线圈中的电流 为零。 2.表达式:从中性面开始计时,线圈中产生的电动势的瞬时值表达式e=Emsin ωt,Em叫作电动势的峰值,Em=NωBS。 3.正弦式交变电流:按正弦规律变化的交变电流叫作正弦式交变电流,简称正弦式电流。 4.正弦式交变电流和电压 电流表达式i=Imsin ωt,电压表达式u=Umsin ωt。其中Im、Um分别是电流和电压的最大值,也叫峰值。 新知检测 依据下面情境,判断下列说法的对错。 如图所示,由交流发电机、定值电阻R、交流电流表组成闭合电路。线圈ABCD逆时针方向转动。 (1)线圈转动到图中位置时感应电流为零。( × ) (2)线圈转动一周,电流方向改变两次。( √ ) (3)线圈转动到中性面位置时,穿过线圈的磁通量最大,电路中的感应电流也最大。( × ) 知识点四 交流发电机 探究新知 1.交流发电机的基本组成部分:产生感应电动势的线圈(通常叫作电枢)和产生磁场的磁体。 2.交流发电机的分类 分类 转子 定子 旋转电枢式发电机 电枢 磁极 旋转磁极式发电机 磁极 电枢 3.两种发电机的比较 (1)旋转电枢式发电机转子产生的电流,必须经过裸露的滑环和电刷引到外电路,如果电压很高,可能发生火花放电,烧坏器件。 (2)旋转电枢式发电机转动的电枢无法做得很大,线圈匝数也不可能很多,所以产生的感应电动势也不能很高。 (3)旋转磁极式发电机克服了上述缺点。 4.发电机中的能量转化:蒸汽轮机、水轮机等将机械能传递给发电机,发电机将机械能转化为电能,输送给外电路。 新知检测 依据下面情境,判断下列说法的对错。 如图所示,甲→乙→丙→丁→戊过程是交流发电机发电的示意图。 (1)此交流发电机是旋转磁极式发电机。( × ) (2)在该发电机中线圈是转子,磁极是定子。( √ ) (3)由蒸汽轮机、水轮机带动的发电机是将机械能转化成电能。( √ ) 要点一 交变电流 交变电流的产生 要点归纳 1.对交变电流的理解 (1)大小和方向随时间做周期性变化的电流叫作交变电流,简称交流;方向不随时间变化的电流称为直流。 ①大小不变、方向随时间做周期性变化的电流也叫交流。 ②大小和方向都 ... ...
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