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1、高中物理必修一交流电的产生和变化课第1页，此课件共38页哦第2页，此课件共38页哦第3页，此课件共38页哦第4页，此课件共38页哦第5页，此课件共38页哦第6页，此课件共38页哦思考：思考：1.在人们的生活和工农业生产中常用的是什么电流？2.这种电流与直流电相比具有哪些优点?答答:交流电交流电1).便于产生便于产生;2).便于输送便于输送;3).可以用变压器升压和降压等可以用变压器升压和降压等.答答:第7页，此课件共38页哦课课题题交变流电的产生和变化规律交变流电的产生和变化规律第8页，此课件共38页哦学习目标：学习目标：1.明确交变电流的概念以及与直流电明确交变电流的概念以及与直流电的区别；
2、的区别；2.理解交流电的产生过程理解交流电的产生过程;3.掌握交流电的变化规律及表示方法掌握交流电的变化规律及表示方法;4.理解交流电瞬时值理解交流电瞬时值e、i、u和最大值的和最大值的准确含义；准确含义；5.知道交流发电机的简单构造及种类知道交流发电机的简单构造及种类.第9页，此课件共38页哦一一.交流电的产生交流电的产生:1.思考思考:请同学们根据电磁感应知识请同学们根据电磁感应知识,自己设计一个发电机模型自己设计一个发电机模型?第10页，此课件共38页哦BA注注意意转轴与线圈平面共面、转轴与线圈平面共面、与磁场垂直与磁场垂直第11页，此课件共38页哦 2.实验实验观察观察现象：交变电流的
3、概念：这种大小和方向都随时间做周期性的变化的电流叫交变电流，简称交流电。注意:方向随时间做周期变化是交流电的最重要的特征第12页，此课件共38页哦练习1:1下图画出了下图画出了6种电流随时间变化的图种电流随时间变化的图象，这象，这6个图中的电流个图中的电流i都随时间做周期都随时间做周期性变化，其中属于交变电流的是：性变化，其中属于交变电流的是：A、C、E第13页，此课件共38页哦二二.交流电的产生过程分析交流电的产生过程分析:1.线圈转动一周的过程中线圈转动一周的过程中哪些边切割磁感线哪些边切割磁感线?2.线圈转动一周的过程线圈转动一周的过程中电流方向的变化中电流方向的变化?3.线圈转至什么位
4、置电动势最大线圈转至什么位置电动势最大?什么位置什么位置电动势最小电动势最小?问题探究：问题探究：第14页，此课件共38页哦将立体图将立体图平面图平面图第15页，此课件共38页哦学习的方法：学习的方法：对交变电流的产生过程对交变电流的产生过程,要注意理解要注意理解两个特殊位置的不同特点两个特殊位置的不同特点1).线圈处于中线圈处于中性面时性面时：SB，磁通量最大磁通量最大磁通量的变化率为零磁通量的变化率为零,电电动势和电流最小动势和电流最小电流方向发生改变电流方向发生改变.2 2）线圈与中）线圈与中性面垂直性面垂直S/B,磁通量为零磁通量为零第16页，此课件共38页哦磁通量的变化率为最大磁通量
5、的变化率为最大,电动势和电流最大电动势和电流最大电流方向不发生改变电流方向不发生改变.线圈每转动一周上述两种情形总是交线圈每转动一周上述两种情形总是交替发生变化，产生了交变电流。替发生变化，产生了交变电流。练习2:第17页，此课件共38页哦矩形线框垂直于匀强磁场且位于线框平面的矩形线框垂直于匀强磁场且位于线框平面的轴匀速转动时产生交变电流，下列说法正确轴匀速转动时产生交变电流，下列说法正确的是（的是（）A当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大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，线框中感应电当穿过线框的磁通量为零时，线框中感应电动势为零动势为零C每当线框掠过中性
6、面时，感应电动势和感应每当线框掠过中性面时，感应电动势和感应电流方向就改变一次电流方向就改变一次D线框经过中性面时各边切割磁感线的有效线框经过中性面时各边切割磁感线的有效速度为零速度为零CD第18页，此课件共38页哦 三三.交变电流的变化规律交变电流的变化规律猜想：猜想：线圈转动过程中电流变化是什么规线圈转动过程中电流变化是什么规律？律？实验实验演示演示：从示波器上观察照明电从示波器上观察照明电路交流电压的波形路交流电压的波形分析推导：分析推导：线圈转动过程中的感线圈转动过程中的感应电动势的瞬时表达式：应电动势的瞬时表达式：第19页，此课件共38页哦设线圈平面从中设线圈平面从中性面开始转动，性
7、面开始转动，角速度是角速度是经经过时间过时间t，线圈，线圈转过的角度是转过的角度是t，cd边的线速度边的线速度v的方向跟磁感的方向跟磁感线方向间的夹角线方向间的夹角也等于也等于tab、cd宽宽L1，ad、磁感应强度是磁感应强度是B.bc长长L2，第20页，此课件共38页哦tBL1L2tL2BL1BL1Vecd w w w ww w w wsin21sin2=cd边中的感应电动势为：边中的感应电动势为：ab边中的感应电动势跟边中的感应电动势跟cd边中边中的大小相同，的大小相同，而且两边又是串联的；而且两边又是串联的；所以，这一瞬间整个线圈感应电动势所以，这一瞬间整个线圈感应电动势:e=BL1L2
8、sint=BSsint第21页，此课件共38页哦当线圈跟外电路组成闭合回路时，设当线圈跟外电路组成闭合回路时，设整个回路的电阻为整个回路的电阻为R，则电路的感应，则电路的感应电流的瞬时值为表达式电流的瞬时值为表达式令感应电动势最大值令感应电动势最大值Em，则：，则：EmBS若线圈的匝数为若线圈的匝数为n,感应电动势最大值感应电动势最大值:Em=nBS=nm电动势的瞬时表达式电动势的瞬时表达式:e=Emsint第22页，此课件共38页哦 t =ImsintREmRiw wesin=当交变电流通过某电阻当交变电流通过某电阻R，根据欧姆，根据欧姆定律，定律，U=IR,电阻两端电压也按正弦电阻两端电压
9、也按正弦规律变化：规律变化：u=Umsint总结总结：线圈在匀强磁场中匀速转动的过程中，其感应电动第23页，此课件共38页哦势势和感应电流均按正弦规律变化，这种和感应电流均按正弦规律变化，这种交变电流叫交变电流叫正弦式电流正弦式电流拓展：拓展：1.若从线圈平面与磁感线平行若从线圈平面与磁感线平行时开始计时时开始计时,则公式又怎样？则公式又怎样？2.最大电动势与转轴的位置和最大电动势与转轴的位置和线圈的形状无关线圈的形状无关.第24页，此课件共38页哦交流电的图像交流电的图像:拓拓展展穿过线圈的磁通量随时间变化穿过线圈的磁通量随时间变化的图像是什么的图像是什么?第25页，此课件共38页哦实际中应
10、用的交变电流，不只限于正弦交变实际中应用的交变电流，不只限于正弦交变电流，它们随时间变化的规律是各种各样的电流，它们随时间变化的规律是各种各样的图中表示出几种交变电流的波形图中表示出几种交变电流的波形第26页，此课件共38页哦四四.书本探源交流发电机书本探源交流发电机1.发电机的基本组成发电机的基本组成?2.发电机的基本种类发电机的基本种类?第27页，此课件共38页哦发电机的基本组成发电机的基本组成.电枢电枢:用来产生感应电动势的线圈用来产生感应电动势的线圈.磁极磁极;产生磁场产生磁场.发电机的种类发电机的种类.旋转电枢式旋转电枢式(磁极不动磁极不动).旋转磁极式旋转磁极式(电枢不动电枢不动)
11、第28页，此课件共38页哦无论哪种发电机，转动的部分叫无论哪种发电机，转动的部分叫转子转子，不，不动的部分叫动的部分叫定子定子第29页，此课件共38页哦1.交流发电机工作时的电动势的变化规律为交流发电机工作时的电动势的变化规律为e=Emsint，如果转子的转速，如果转子的转速n提高提高1倍，其它倍，其它条件不变，则电动势的变化规律将变化为（条件不变，则电动势的变化规律将变化为（）A、e=EmsintB、e=2EmsintC、e=2Emsin2tD、e=2Emsin4t练习练习3C C第30页，此课件共38页哦2.一一矩矩形形线线圈圈绕绕垂垂直直于于匀匀强强磁磁场场并并位位于于线线圈圈平平面面内
12、内的的固固定定轴轴转转动动，通通过过线线圈圈中中的的磁磁通通量量随随时时间间的的变变化化如如图图所所示示，则则下下列列说说法法正正确确的的是（是（）A、1时刻线圈中的感应电流为零时刻线圈中的感应电流为零B、2时刻线圈的感应电流最大时刻线圈的感应电流最大C、3时时刻刻通通过过线线圈圈的的磁磁通通量量的的变变化化率率的的绝绝对对值最大值最大D、当当电电流流变变化化方方向向时时，通通过过线线圈圈的的磁磁通通量量的绝对值最大的绝对值最大CD第31页，此课件共38页哦3.匀匀强强磁磁场场的的磁磁感感强强度度B=0.1T.矩矩形形线线圈圈的的匝匝数数N=100，边边长长Lab=0.5m，Lbc=0.20m
13、，绕绕OO/轴轴匀匀速速转转动动，转转动动周周期期为为0.1s,在在线线圈圈平平面面通通过过中中性性面面时开始计时，试求：时开始计时，试求：（1）交交变变电电动动势势的的最最大大值值；电电动动势势瞬瞬时时表表达达式；式；（2）线圈中性面开始转过线圈中性面开始转过1801800 0的的过程中，交变电动势的平均值；过程中，交变电动势的平均值；(3)(3)在在t=1/80st=1/80s时时,穿过线圈磁通量穿过线圈磁通量的变化率的变化率?第32页，此课件共38页哦求解交变电动势瞬时表达求解交变电动势瞬时表达式的方法式的方法:1.1.明确线圈的起时位置明确线圈的起时位置;2.2.计算角速度计算角速度=
14、2=2/T/T；3.3.计算电动势的最大值计算电动势的最大值E Em m=n BS=n BS4.写出电动势、电流瞬时表达式写出电动势、电流瞬时表达式.第33页，此课件共38页哦解答解答:(1).(1).角速度角速度=2=2/T=20/T=20(rad/s)(rad/s)电动势最大值电动势最大值:Em=nBS=20:Em=nBS=20=62.8(v)=62.8(v)e=62.8e=62.8sin20sin20t t(2)E=N(2)E=N/t t=2BS=2BSE=40(v)E=40(v)(3).(3).由由:e=62.8:e=62.8sin20sin20t e=44(V)t e=44(V)E=
15、NE=N/t t/t=0.44(wb/s)t=0.44(wb/s)第34页，此课件共38页哦四、小结：四、小结：1、交流电的产生、交流电的产生强强度度和和方方向向都都随随时时间间做做周周期期性性变变化化的的电电流流叫叫做做交变电流，简称交流，俗称交流电。交变电流，简称交流，俗称交流电。2、交流电的变化规律、交流电的变化规律感应电动势的瞬时表达式为感应电动势的瞬时表达式为e=nBssint=Em sint感应电流瞬时值表达式感应电流瞬时值表达式 i=Im sint第35页，此课件共38页哦3、交流电的图像交流电的图像4、交流发电机交流发电机（1 1）发电机的基本组成：发电机的基本组成：电枢电枢磁磁极极（2）发电机的基本种类发电机的基本种类:旋转电枢旋转电枢式发电机式发电机旋转磁极式发电机旋转磁极式发电机第36页，此课件共38页哦作业：作业：练习册练习册:P105:P105 达标练习达标练习第37页，此课件共38页哦第38页，此课件共38页哦