物理 ：課件 選修3-2 3.2《交變電流是怎樣產(chǎn)生的》（魯科版）

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,歡迎進入物理課堂,第2節(jié)交變電流是怎樣產(chǎn)生的,課標(biāo)定位,學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.理解交變電流的產(chǎn)生原理，掌握中性面的特點．2．掌握交變電流的變化規(guī)律，熟悉正弦交變電流的瞬時值表達式和圖象．3．學(xué)會靈活運用正弦交變電流的圖象和三角函數(shù)表達式解決問題．重點難點：1.交變電流的原理及其規(guī)律．2．交變電流圖象的分析及應(yīng)用．,,,,,,,,,,,,核心要點突破,課堂互動講練,知能優(yōu)化訓(xùn)練,第2節(jié),,課前自主學(xué)案,課前自主學(xué)案,一、交流發(fā)電機1．原理：由法拉第_____________可知，只要通過閉合導(dǎo)體的________發(fā)生變化，就可以產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和___________2．構(gòu)造：發(fā)電機主要由_____(電樞)和_____兩部分組成．3．種類,電磁感應(yīng)定律,磁通量,線圈,感應(yīng)電流．,磁極,磁極,電樞,電樞,磁極,二、交變電流的產(chǎn)生原理1．產(chǎn)生方法：閉合線圈在勻強磁場中繞______于磁場的軸勻速_______2．過程分析圖3－2－13．中性面：線圈平面與磁場_____的位置．,垂直,轉(zhuǎn)動．,垂直,思考感悟線圈轉(zhuǎn)一周有幾次經(jīng)過中性面？電流方向改變幾次？提示：線圈每轉(zhuǎn)一周，兩次經(jīng)過中性面位置，每經(jīng)過中性面位置時，電流方向改變，所以線圈每轉(zhuǎn)一周，電流方向改變兩次．,三、交變電流的變化規(guī)律1．正弦式交變電流：按_____規(guī)律變化的交變電流．2．函數(shù)和圖象,正弦,注：表達式中Em、Um、Im分別是電動勢、電壓和電流的最大值，而e、u、i則是這幾個量的瞬時值．,核心要點突破,一、交變電流的產(chǎn)生原理1．典型模型：在勻強磁場中，繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動的線圈里產(chǎn)生的是交變電流．實驗裝置如圖3－2－2所示．圖3－2－2,2．過程分析：如圖3－2－3所示，圖甲中，導(dǎo)體不切割磁感線，線圈中無感應(yīng)電流；圖乙中，導(dǎo)體AB、CD垂直切割磁感線，線圈中感應(yīng)電流最大，且電流方向為B→A→D→C→B；圖丙中，導(dǎo)體又不切割磁感線，線圈中無感應(yīng)電流；圖丁中，導(dǎo)體AB，CD又垂直切割磁感線，線圈中感應(yīng)電流最大，且電流方向為A→B→C→D→A；由丁圖再轉(zhuǎn)動又回到甲圖，如此循環(huán)周而復(fù)始．,圖3－2－3,S表示線圈的面積，S＝L1L2.上式可以寫成：e＝Emsinωt.其中Em是感應(yīng)電動勢的最大值，也叫峰值．感應(yīng)電動勢按正弦規(guī)律變化，因此這種交變電流叫做正弦交流電．若從最大值位置計時，可以推導(dǎo)出感應(yīng)電動勢的余弦表達式．,圖3－2－4,即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀)1．(2011年溫州高二檢測)一個矩形線圈abcd，已知ab為L1，ad為L2，在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中繞OO′軸以角速度ω(從圖3－2－5中位置開始)勻速轉(zhuǎn)動，則線圈中感應(yīng)電動勢的大小為(),圖3－2－5,二、交變電流的“四值”的比較,特別提醒：產(chǎn)生正弦交流電的條件：勻強磁場、轉(zhuǎn)軸與磁場垂直、線圈勻速轉(zhuǎn)動．與轉(zhuǎn)軸位置和線圈形狀無關(guān)．因此，在圖3－2－6中，只要線圈的匝數(shù)n、磁感應(yīng)強度B、轉(zhuǎn)動角速度ω和線圈面積S一定，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值Em也就確定了(Em＝nBSω)．,圖3－2－6,即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀)2．如圖3－2－7所示，在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，有一匝數(shù)為N的矩形線圈，其面積為S，電阻為r，線圈兩端外接一電阻為R的用電器和一個交流電壓表．若線圈繞對稱軸OO′以角速度ω做勻速轉(zhuǎn)動，則線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過90的過程中，下列說法正確的是()圖3－2－7,三、正弦交變電流的圖象及特殊位置的特點1．用圖象描述交變電流的變化規(guī)律(在中性面時t＝0),2．圖象中可以解讀的信息(1)交變電流的最大值Im、Em、周期T.(2)因線圈在中性面時感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流均為零，磁通量最大，所以可確定線圈位于中性面的時刻．(3)找出線圈平行于磁感線的時刻．(4)判斷線圈中磁通量的變化情況．(5)分析判斷i、e隨時間的變化規(guī)律．,3．特殊位置(時刻)物理量的特點,即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀)3．一只矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動，穿過線圈的磁通量隨時間的變化圖象如圖3－2－8所示，則下列說法中，不正確的是()圖3－2－8,A．t＝0時刻，線圈平面位于中性面B．t＝0.01s時刻，穿過線圈平面的磁通量的變化率最大C．t＝0.02s時刻，線圈中有最大感應(yīng)電動勢D．t＝0.03s時刻，線圈中有最大感應(yīng)電流,解析：選A.在產(chǎn)生正弦交流電的過程中，穿過線圈的磁通量Φ最大時(即在中性面時)，感應(yīng)電動勢最小，為零；反之，當(dāng)穿過線圈的磁通量最小時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流卻最大．由圖可知，t＝0時，Φ＝0，線圈平面與中性面垂直；t＝0.01s時，Φ＝0，感應(yīng)電動勢最大，即穿過線圈平面的磁通量變化率最大；t＝0.02s時，Φ＝0，感應(yīng)電動勢最大；t＝0.03s與t＝0.01s時的感應(yīng)電流相等，都為最大值．,課堂互動講練,在交變電流的產(chǎn)生實驗中，關(guān)于中性面，下列說法不正確的是()A．此時線圈各邊都不切割磁感線，感應(yīng)電流等于零B．磁感線垂直于該時刻的線圈平面，所以磁通量最大，磁通量的變化率最大C．線圈平面每次經(jīng)過中性面時，感應(yīng)電流的方向一定會發(fā)生改變D．線圈平面處于跟中性面垂直的位置時，磁通量的變化率最大，感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流均最大，電流方向不變,【答案】B,圖3－2－9,【答案】(1)e＝50sin10πtV(2)43.3V【方法總結(jié)】交變電流瞬時表達式問題的破解程序：①觀察線圈的轉(zhuǎn)動軸是否與磁感線垂直；②從中性面開始計時，電動勢是按正弦規(guī)律變化；從線圈轉(zhuǎn)到與磁感線平行時開始計時，電動勢是按余弦規(guī)律變化；③計算電動勢最大值和角速度ω，寫出電動勢的瞬時表達式．,(2010年高考廣東理綜卷改編)如圖3－2－10是某種正弦式交變電壓的波形圖，由圖可確定該電壓的(),圖3－2－10,A．周期是0.01sB．最大值是311VC．有效值是311VD．表達式為u＝220sin100πt(V),【答案】B,變式訓(xùn)練一矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的交變電動勢的圖象如圖3－2－11所示，則()圖3－2－11,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,