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1、5.1交变电流学习目标：1•会观察电流(或电压)的波形图，理解交变电流、直流的概念2•分析线圈转动1周中电动势和电流方向的变化，能对交变电流的产生有比较清楚的了解,具有运用基本原理解决新情境下问题的能力知道交变电流的变化规律及表示方法，知道交变电流的峰值、瞬时值的物理含义。【回顾・预习】1•交变电流(1)定义：都随时间做周期性变化的电流.(2)产生：在匀强磁场中，绕的轴匀速转动的线圈里产生的是正弦交变电流.(3)中性面：线圈平面垂直于磁感线时，线圈中的感应电流为零，这一位置叫中性面•线圈平面经过中性面时，电流方向就•线圈绕轴转一周经过中性面次,因此感应电流方向改变
2、两次.2•交变电流的变化规律函数形式：N匝、面积为S的线圈以角速度3转动，从中性面开始计时，则e=•用Em表示峰值NBS3,贝ije=•电流i==1msin31・若线圈从磁感线与线圈平面平行的位置开始计时，上面表达式变为：e=,i=・3•交变电流的图象⑴物理意义：描述交变电流(电动势e、电流i、电压it)随时间t(或角度31)变化的规律.⑵常见图象：如右图所示.【自主•合作•探究】探究一、一、交变电流1・波形图利用电压传感器(或电流传感器)可以在荧光屏上绘出电压(或电流)随时间变化的图像,常叫“波形图”2•交变电流(1)交变电流:(2)直流:現察下列几个电養与时间
3、的些是交变4探究二、二交变电流的产生(1)产生机理如图5-1-1所示，将一个平面线圈置于匀强磁场中，线圈与外电路相连，组成闭合回路，使线圈绕磁感线的轴OO'做匀速转动时线圈中就会产生交变电动势和交变电流.图5-1-1(2)中性面平面线圈在匀强磁场中旋转，当线圈平面于磁感线时，各边都不切割磁感线，线圈中没有,这个位置叫做•线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量,磁通量的变化率,感应电动势•线圈经过中性面时，内部的感应电流方向要・探究三三.交变电流的变化规律•推导：从中性面计时，t时刻线圈中的感应电动势e的推导:1、线圈转过的角度为0=2、ab边的线速度跟磁感线方向的夹角
4、为3、ab边的线速度大小4、ab边产生的感应电动势eab=5、线圈产生的电动势e二6、/V匝线圈产生的电动势e二•结论：(1)交流电的电动势按正弦规律变化；(2)当^=90°,即线圈处于位置时，电动势最大,即电动势的峰值Em=(3)交变电流的电动势随时间变化规律为(4)当负载为电灯等纯电阻用电器时:①电流按正弦规律为②电压按正弦规律变化5.两个特殊位置：(1)中性面：线圈平面与磁场亠e为,i为—,0—,詈为•(填“0”或“最大”)(2)垂直中性面：线圈平面与磁场晋・(填“0”或“最大”)4.正弦式交变电流的图象及应用:从中性面计时从垂直中性面(B//S)计时例题讲
5、解1・交变电动势的瞬时值表达式【例1］交流发电机在工作时电动势e=Emsinot9若将发电机的转速提高一倍，同时将电枢所围面积减小一半,其他条件不变，则其电动势变为()cotC.e7=Emsin231De，=Tsin2wt2•关于交变电流的瞬时值求解【例2］如图5-1-3所示，有一闭合的正方形线圈，匝数N=100匝,边长为10cm,线圈总电阻为10Q.线圈绕OO,轴在B=0.5T的匀强磁场中匀速转动，每分钟转1500转•求线圈平面从图示位置转过30°时，感应电动势的值是多少.思路分析：求解交变电动势瞬时值的步骤:(1)确定线圈转动是从哪个位置开始计时.(2)确定麦
6、达式是正弦还是余弦.XXXXXX⑶确定转动的角速度3及N、B、S等.(4)求出峰值Emr写H表远式代人角速度求瞬时宜【当堂达标】1、正弦交变电动势的最大值出现在(A.线圈经过中性面时B.穿过线圈的磁通量为零时C.穿过线圈的磁通量变化最快时D.线圈边框的速度与磁感线垂直时2、如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=2T,匝数n=6的矩形线圈abed绕中心轴OCT匀速转动，角速度3=200rad/So已知ab=0.1m,bc=0.2m,感应电动势的最大值;(1)设时间仁0时线圈平面与磁感线垂直，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达武;例21矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面的
7、轴匀速转动时产生了交变电流，下列说法正确的是()A.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，线框中的感应电动势也为零C.每当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流方向就改变一次D.线框经过中性面时，各边切割磁感线的速度为零。例3】有一个正方形线圈的匝数为10匝，边长为20cm,线圈总电阻为1Q,线圈绕O0轴以lOnrad/s的角速度匀速转动，如图4所示，匀强磁场的磁感应强度为0・5T,问：51*O'■1(1)该线圈产生的交变电流电动势的峰值、电流的峰值分别是多少.(2)若从中性面位置开始计时，写出感应电动势随时间变化的表达式.(3)线
8、圈从中性面
