{高考必备]高二物理教科版选修3-2学案：21交变电流含解析(经典)

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1、THESECONDCHAPTER第二章交变电流第1讲交变电流［目标定位］1.理解交变电流的概念，会观察交流电的波形图2理解正弦式交变电流的产生原理.3.知道交变电流的变化规律及表示方法.戸预习导学全梳理•识记•点拨一、交变电流1.实验探究(1)如图1所示，先将手摇发电机模型与小灯泡连接成闭合电路，匀速转动手柄，可以观察到小灯泡在闪烁，这说明电流的大小在变化.图1(2)将小灯泡换成零刻度居屮的电流表，启用电机原理说明器.缓慢、匀速转动手柄，可以看到电流表的指针在左右摆动，这说明电流的方向在变化.(3)用示波器观察电压的图形分别输入信

2、号发生器产生的不同电压信号，观察示波器屏幕上显示的不同图形，呈现平行横轴直线形状的，说明输入电压的大小、方向不变；呈现周期性变化形状的，说明输入电压的大小、方向周期性变化.2.儿种常见的电流形式(1)人小和方向都不随时间变化的电流,称为恒定电流.(2)大小和方向随时间作周期性变化的电流,称为交变电流，简称交流电.(3)电流随时间按匸弦函数规律变化的交变电流称为止弦交变电流,简称」］：弦交流电.二、正弦交流电的产生和表述1•如图2所示，线圈边长ab=L、,bc=L2,匀强磁场的磁感应强度为3,方向水'卜向右.线圈绕中心轴ar以角速度

3、①沿逆吋针方向转动时，血和山边都要切割磁感线产生电动势，11两边产牛的感应电动势大小相等，回路“刃中总的感应电动势e=2eah.如图3所示，经过时间f,ab边绕轴00’转过的角度3=cot,Q与磁场方向垂直的分量Q］=QsinO=Qsinet,贝lje肋=肚丄0sin_M.图2八「、'、严::0（0论1•kr*'、、、恳沁：护■七网1,2图3*L2ifl]2=0応由此可得幺=2幺亦=&厶]厶2ft>sin_e/.考虑到发电机实际线圈的匝数为N,并令Ew=NBSa）,则e=E^inojt.（式屮為是电动势的最大值）2.如果把线圈与外

4、电路和连，组成闭合回路，其电流i随时间/变化的关系是i=l^ingjt,外电路电压u随时间/变化的关系是u=Un1sina）t.3.交流发电机原理：闭合矩形线圈在匀强磁场中绕垂和于磁场方向的轴匀速转动时，线圈屮产牛的感应电流是正弦交流电.想一想正弦式交变电流的图像一定是正弦曲线吗？答案不一定，根据计时起点不同，也对能是余弦函数曲线.戸课堂讲义全理解・深化•探究一、正弦交变电流的产生和表述1.两个特殊位置⑴中性面（S丄B位置）A0线圈平而与磁场垂直的位置，此时，0最大，驚为0,€为0,i为0.线圈每经过中性面时，电流方向发生改变，线

5、圈转一圈电流方向改变两次.⑵垂直中性面位置（S//B位置）此时，。为0,晋为最人，0最大，，最人.1.正弦式交流电的峰值Em=NBSco2.正弦式交流电的瞬时值表达式e=Emsincot9u=Umsinojt,i=I、nsintz）/【例1］矩形线框绕垂直于匀强磁场R在线框平面的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，线框屮感应电动势最大B.当穿过线松的磁通量为零吋，线松中的感应电动势也为零C.每当线松经过中性而吋，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答案

6、CD解析线框位于中性面时，线框平面与磁感线垂直，穿过线框的磁通量最大，但此时切割磁感线的两边的速度与磁感线平行，即不切割磁感线，所以电动势等于零，此时穿过线框的磁通量的变化率等于零，感应电动势或感应电流的方向也就在此时刻变化•线框垂直于中性面时，穿过线框的磁通量为零，但切割磁感线的两边都是垂直切割，有效切割速度最大，所以感应电动势最大，也可以说明此时穿过线框的磁通量的变化率最大・故C、D选项正确・针对训练如图4所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场屮绕垂直于磁场方向的转轴00’以恒定的角速度①转动，从线圈平而与磁场方向平行吋开始计时，则在

7、0〜金这段吋间内（）oB09图4A.线圈中的感应电流一直在减小B.线圈中的感应电流先增大后减小C.穿过线圈的磁通量一直在减小D.穿过线圈的磁通量的变化率一肓在减小答案AD7?TTT解析在图示这个位置上，线圈平面与磁场平行，感应电流最大，因为佥二t，在0~金时间内线圈转过四分之一个圆周，感应电流从最大减小为零，磁通量逐渐增大・二、对峰值Em=NBSco和瞬时值e=Emsinojt的理解1.对峰值的理解（1）转轴在线圈所在平面内且与磁场垂直.当线圈平面与磁场平行时，线圈屮的感应电动势达到峰值，11满足Em=NBSco.(2)决定因索：

8、由线圈匝数N、磁感应强度3、转动角速度①和线圈面积S决定，与线圈的形状无关，与轴的位置无关.如图5所示的几种情况中,如果N、B、①、S均相］司,则感应电动势的峰值均为Em=NBSco.图5XX:XBXX/x:SAX；X丿XX>CTXX1.对瞬