教科版物理选修32讲义第2章 1交变电流Word文件下载.docx

1、）（2）教室的照明电路中所用的是正弦式交流电（）（3）电流方向做周期性变化的电流就为交变电流（）交变电流的大小是否一定变化？它与直流电的最大区别是什么？【提示】交变电流的大小不一定变化，如方形波电流，它与直流电的最大区别是方向发生周期性的变化探讨：探究交变电流的特点如图211所示，把电流表接入到模型发电机的输出端，摇动发电机的手柄，观察电流表的指针摆动情况是怎样的？电流表指针的摆动情况说明什么问题？图211【提示】随着线圈的转动，电流表的指针不停地在“0”刻度线两侧左右摆动，说明手摇发电机产生的电流大小、方向都处于变化中1直流、交流、恒定电流的特点（1）电流分类：按电流的方向是否变化分直流和交

2、流两种，方向不变的电流称为直流，方向变化的电流称为交流（2）直流分类：分为恒定电流和脉动直流，其中大小、方向都不随时间改变的电流叫恒定电流，方向不随时间改变而大小随时间改变的电流叫脉动直流（3）交流分类：按交流电图像特点分正弦（或余弦）式交变电流、矩形波交变电流、锯形波交变电流等2交变电流与直流电的本质区别（1）交变电流的大小不一定变化，如方形波交变电流，其大小可以是不变的；直流电的大小不一定不变（2）交变电流与直流电的最大区别在于交变电流的方向发生周期性变化，而直流电的方向不变1下列四个图像中不属于交流电的是（） 【导学号：46042085】【解析】A、B、C中e的方向均做周期性变化，故它们

3、属于交流电，D中e的大小变化而方向不变，属直流电【答案】D2.对于如图212所示的电流i随时间t做周期性变化的图像，下列描述哪些是正确的（）46042086】图212A电流的大小变化，方向也变化，是交流电B电流的大小变化，方向不变，不是交流电C电流的大小不变，方向不变，是直流电D以上说法都不正确【解析】由it图像可知，电流的大小变化，但电流方向一直为正，故电流方向不变，根据交变电流、直流电的定义可知，是直流电，B正确【答案】B（1）只要电流的方向发生周期性变化即为交变电流.（2）在it或ut图中，正负表示方向，在读图时不仅要注意图像中的坐标原点是否为0，还要观察i（u）的值有无正负变化.正 弦

4、 交 变 电 流 的 产 生 和 表 述1产生：闭合矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生的感应电流就是正弦交流电2描述函数图像瞬时电动势：eEmsin_t瞬时电压：uUmsin_t瞬时电流：iImsin_t最大值表达式：EmNBS.3中性面：线圈平面与磁场垂直的位置（1）只要闭合线圈在匀强磁场里匀速转动就一定产生正弦交变电流（2）正弦交变电流的函数形式与计时起点有关（）（3）当线圈中的磁通量为零时，产生的电流也为零（如图213所示是线圈平面和磁场方向垂直的位置，即中性面位置，在此位置磁通量最大在此位置为何线圈的电动势为零，感应电流为零？图213【提示】因为线圈a边和d

5、边线速度方向与磁场方向平行，不切割磁感线，故电动势为零，感应电流为零在发电机模型中，线圈所处的位置和感应电动势的大小有直接关系请思考并回答下列问题：探讨1：当线圈处于如图214所示与中性面垂直的位置时，线圈的AB边或CD边切割磁感线的速度有何特点？线圈中的感应电流有何特点？穿过线圈的磁通量的变化率有何特点？图214【提示】线圈处于与中性面垂直的位置时，线圈的AB边或CD边的速度方向与磁感线方向垂直，所以切割磁感线的速度最大，线圈中的感应电流最大，磁通量的变化率最大探讨2：交变电流在一个周期内，电流方向改变几次？线圈在哪个位置时电流的方向发生改变？【提示】2次线圈经过中性面时，线圈中电流的方向发

6、生改变1产生在匀强磁场中，绕垂直磁场方向的轴匀速转动的线圈里产生的是交变电流，实验装置如图215所示图2152过程分析（如图216所示）图216线圈由甲位置转到乙位置过程中，电流方向为badc.线圈由乙位置转到丙位置过程中，电流方向为badc.线圈由丙位置转到丁位置过程中，电流方向为abcd.线圈由丁位置转到甲位置过程中，电流方向为abcd.3两个特殊位置对比位置中性面中性面的垂面磁通量最大零磁通量变化率感应电动势线圈边缘切割磁感线的有效速度感应电流电流方向改变不变4瞬时值表达式的推导若线圈平面从中性面开始转动，如图217，则经时间t：图2175峰值表达式EmNBSNmImUmImR.6正弦交

7、变电流的瞬时值表达式（1）eNBSsin tEmsin t.（2）isin tImsin t.（3）uiRImRsin tUmsin t.上面各式中的e、i、u仅限于从中性面开始计时的情况若从垂直于中性面（即从线圈平面与磁场平行时）开始计时，则上述表达式应为eEmcos t，iImcos t，uUmcos t.3（多选）矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴匀速转动，在线圈平面经过中性面瞬间（）46042087】A线圈平面与磁感线平行B通过线圈的磁通量最大C线圈中的感应电动势最大D线圈中感应电流的方向改变【解析】在线圈平面垂直于磁感线时，各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这样的位置叫做中性面

8、根据这一定义，线圈平面经过中性面瞬间，通过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势为零，此时，感应电流的方向发生改变，所以选项B、D正确【答案】BD4某线圈在匀强磁场中转动所产生的电动势变化规律为eEmsin t，保持其他条件不变，使该线圈的转速和匝数同时增加一倍，则此时所产生的电动势的瞬时表达式为（）Ae2Emsin 2t Be2Emsin tCe4Emsin 2t De4Emsin t【解析】因2n，故转速加倍时，角速度也加倍，根据EmNBS，转速和匝数均加倍时，电动势的峰值将变为原来的4倍，所以选项C正确【答案】C5如图218甲所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的

9、轴OO以角速度逆时针匀速转动若以线圈平面与磁场夹角45时（如图乙）为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正下列四个选项中正确的是（） 【导学号：46042088】图218【解析】当从题图乙所示位置转过时刻，线圈处在中性面位置，感应电流为零，且在此段转动时间内电流方向为从b流向a，故选项B正确6有一10匝正方形线框，边长为20 cm，线框总电阻为1 ，线框绕OO轴以10 rad/s的角速度匀速转动，如图219，垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5 T问：图219（1）该线框产生的交变电流电动势最大值、电流最大值分别是多少？（2）线框从图示位置转过60时，感应电动势的瞬时值是多

10、大？（3）写出感应电动势随时间变化的表达式【解析】（1）交变电流电动势最大值为EmNBS100.50.2210 V6.28 V电流的最大值为Im A6.28 A.（2）线框转过60时，感应电动势EEmsin 605.44 V.（3）由于线框转动是从中性面开始计时的，所以瞬时值表达式为eEmsin t6.28sin 10t V.【答案】（1）6.28 V6.28 A（2）5.44 V（3）e6.28sin 10t V确定正弦式交变电流瞬时值表达式的基本方法（1）明确线圈从什么位置开始计时以确定瞬时值表达式正弦函数0时刻的角度（2）确定线圈转动的角速度、线圈的面积、匝数，从而确定感应电动势的最大值（3）根据eEmsin t写出正弦式交变电流的表达式