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1、第一节交变电流第1页，共14页，编辑于2022年，星期一第五章第一节交变电流第五章第一节交变电流学习目标：学习目标：1 1理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面。理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面。2 2掌握交变电流的变化规律及表示方法。掌握交变电流的变化规律及表示方法。3 3理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义。理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义。4 4掌握描述物理量的三种基本方法（文字法、公式法、图象法）掌握描述物理量的三种基本方法（文字法、公式法、图象法）。掌握运用数学知识解决物理问题的能力。掌握运用数学知识解决物理问题的能力。教学重点：教学重点：交变电流产
2、生的物理过程的分析交变电流产生的物理过程的分析教学难点：教学难点：交变电流的变化规律及应用交变电流的变化规律及应用第2页，共14页，编辑于2022年，星期一例例1、下列表示交变电流的有（、下列表示交变电流的有（）iittit(A)(B)(C)(D)0000t(E)0teuCE第3页，共14页，编辑于2022年，星期一交变电流产生示意图：交变电流产生示意图：交变电流产生示意图：交变电流产生示意图：ABCDABCD线圈（切割磁感线）线圈（切割磁感线）线圈（切割磁感线）线圈（切割磁感线）K K、LL圆环圆环圆环圆环E E、F F电刷电刷电刷电刷使线圈在转动时保使线圈在转动时保使线圈在转动时保使线圈在
3、转动时保持与外电路的连接持与外电路的连接持与外电路的连接持与外电路的连接在线圈的转动过程中，穿过线圈的磁通量、线圈中的在线圈的转动过程中，穿过线圈的磁通量、线圈中的感应电动势、感应电流有什么特点？感应电动势、感应电流有什么特点？第4页，共14页，编辑于2022年，星期一A(B)D(C)A(B)D(C)第5页，共14页，编辑于2022年，星期一问题问题1 1：如图中甲时刻，穿过线框的磁通量是最大还是最小？四条边中是否：如图中甲时刻，穿过线框的磁通量是最大还是最小？四条边中是否有某条边切割磁感线？有某条边切割磁感线？问题问题2 2：甲、乙、丙、丁图中哪几个位置产生瞬时的感应电流？方向如：甲、乙、丙
4、、丁图中哪几个位置产生瞬时的感应电流？方向如何？请在图中标明感应电流的方向。从甲到乙电流又是怎样变化的？何？请在图中标明感应电流的方向。从甲到乙电流又是怎样变化的？第6页，共14页，编辑于2022年，星期一尝试推导尝试推导1 1：甲、乙、丙、丁图中设匀强磁场的磁感应强度为甲、乙、丙、丁图中设匀强磁场的磁感应强度为B B，AB AB、CDCD宽宽L L1 1，ADAD、BCBC长长L L2 2，线圈匀速转动角速度为，线圈匀速转动角速度为，试写出，试写出线圈电动势最大值线圈电动势最大值E Em m的表达式。的表达式。第7页，共14页，编辑于2022年，星期一尝试推导尝试推导2 2：设线圈平面从中性
5、面开始转动，：设线圈平面从中性面开始转动，角速度是角速度是经过时间经过时间t t，ABAB、CDCD宽宽L L1 1，ADAD、BCBC长长L L2 2 ，磁感应强度是磁感应强度是B BBvA(B)D(C)t=0线圈与中性面的夹角是多少？线圈与中性面的夹角是多少？AB边的速度多大？边的速度多大？AB边速度方向与磁场方向夹角是多大？边速度方向与磁场方向夹角是多大？AB边中的感应电动势多大？边中的感应电动势多大？线圈中的感应电动势多大？线圈中的感应电动势多大？第8页，共14页，编辑于2022年，星期一尝试推导尝试推导3 3：若发电机外接到负载电阻为：若发电机外接到负载电阻为R R的用电器上，（线圈
6、本身的用电器上，（线圈本身电阻为电阻为r r）试写出电阻上电压与电流的瞬时表达式。）试写出电阻上电压与电流的瞬时表达式。eoEmT/4T/42T/42T/43T/43T/4T T/2/23 3/2/22 2tt t第9页，共14页，编辑于2022年，星期一例例2、一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固、一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势随时间的变化规律如图所定轴转动，线圈中的感应电动势随时间的变化规律如图所示，下面说法中正确的是示，下面说法中正确的是()：A.A.T T1 1时刻通过线圈的磁通量为零；时刻通过线圈的磁通量为零；B.B.T T2 2
7、时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大；时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大；C.C.T T3 3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大；值最大；D.D.每当每当e e变换方向时，通过线圈的磁通量变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大。的绝对值都为最大。D第10页，共14页，编辑于2022年，星期一1 1、交变电流交变电流：方向随时间作周期性变化的电流。：方向随时间作周期性变化的电流。3 3、交变电流的变化规律：、交变电流的变化规律：（1 1）方向变化规律方向变化规律-线圈平面每经过线圈平面每经过中性面中性面一次，感应电一次，感应电流的流的方向就改变方向就改变一次；
8、线圈转动一次；线圈转动一周一周，感应电流的方向改变，感应电流的方向改变两两次次。（2 2）大小变化规律）大小变化规律-按按正弦规律正弦规律变化：变化：e=Emsint Em=NBS叫电动势的最大值叫电动势的最大值 i=Imsint Im=Em/R叫电流的最大值叫电流的最大值 u=Umsint Um=ImR叫电压的最大值叫电压的最大值 小结小结2、矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动第11页，共14页，编辑于2022年，星期一Em-Em（1 1）线圈与磁感线垂直时）线圈与磁感线垂直时感应电动势感应电动势_,磁通量磁通量_。是电流方向是电流方向_
9、的位置。的位置。（2 2）当线圈与磁感线平行时：）当线圈与磁感线平行时：感应电动势感应电动势_，磁通量，磁通量_。（3 3）线圈连续匀速转动的过程中：）线圈连续匀速转动的过程中：电流的大小和方向都做电流的大小和方向都做_变化。变化。0et理解理解:最小最小最大最大最大最大最小最小发生变化发生变化周期性周期性第12页，共14页，编辑于2022年，星期一例例3 3、如图，矩形线圈面积为、如图，矩形线圈面积为s s，匝数为，匝数为N N，线圈电阻为，线圈电阻为r r，在磁感强度为，在磁感强度为B B的匀强磁场中绕的匀强磁场中绕OOOO轴以角速度轴以角速度匀速转动，外电路电阻为匀速转动，外电路电阻为R
10、 R。求：。求：、写出线圈在转动中产生的电动势的最大值表达式；、写出线圈在转动中产生的电动势的最大值表达式；、如果线圈从图示位置开始计时，写出电动势的瞬时表达式；、如果线圈从图示位置开始计时，写出电动势的瞬时表达式；第13页，共14页，编辑于2022年，星期一线圈经过中性面时，感应电动势为线圈经过中性面时，感应电动势为零，感应电流为零。零，感应电流为零。线圈每经过中性面一次，交流电方向改变线圈每经过中性面一次，交流电方向改变一次一次，线圈每转，线圈每转动动一周一周（交流电的一个周期）（交流电的一个周期），两次两次经过中性面，交流电经过中性面，交流电的方向改变的方向改变两次两次。中性面中性面与磁感线垂与磁感线垂直的平面直的平面第14页，共14页，编辑于2022年，星期一