（浙江专版）2018-2019学年高中物理 第五章 第1节 交变电流讲义（含解析）新人教版选修3-2

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1、交变电流交变电流及其产生[探新知·基础练]1．交变电流(1)交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的电流，简称交流。(2)直流：大小和方向不随时间变化的电流。(3)区分直流电流和交变电流主要是看电流方向是否变化。2．正弦式交变电流的产生将闭合矩形线圈置于匀强磁场中，并绕垂直磁场方向的轴匀速转动。3．中性面线圈平面与磁感线垂直时的位置。(1)线圈处于中性面位置时，穿过线圈的磁通量最大，但线圈中的电流为零。(2)线圈每次经过中性面时，线圈中感应电流的方向都要改变。线圈转动一周，感应电流方向改变两次。[辨是非](对的划“√”，错的划“×”)1．方向周期性变化，大小不变的电流也是交变电流

2、。(　　)2．产生交变电流的方法只有两种，旋转电枢式发电和旋转磁极式发电。(　　)3．在匀强磁场中线圈绕垂直磁场的转轴匀速转动通过中性面时，感应电流为零，但感应电流为零时，不一定在中性面位置。(　　)答案：1.√　2.×　3.×[释疑难·对点练]中性面、中性面的垂面位置的特性及转动过程中各量的变化中性面中性面的垂面远离中性面靠近中性面位置线圈平面与磁场垂直线圈平面与磁场平行线圈平面与磁场间夹角变小线圈平面与磁场间夹角变大磁通量最大零减小增大磁通量变化率零最大增大减小感应电动势零最大增大减小线圈边缘线速度与磁场方向夹角090°从0°逐渐变大从90°逐渐变小感应电流零最大增大减小电流方

3、向改变不变不变不变在线圈转动过程中，磁通量最大时，磁通量的变化率恰好为零，磁通量为零时，磁通量的变化率恰好最大，感应电动势的大小由磁通量的变化率决定。[试身手]1．关于线圈在匀强磁场中转动时产生的交变电流，以下说法中正确的是(　　)A．线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变B．线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次C．线圈平面每经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次D．线圈转动一周，感应电动势和感应电流方向都要改变一次解析：选C　线圈转至中性面时，线圈平面垂直于磁感线，磁通量最大，但磁通量的变化率、感应电动势、感应电流均为零，电流方向恰

4、好发生变化。因此，线圈在匀强磁场中转动产生交变电流时，每经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次，线圈每转动一周，经过中性面两次，感应电动势和感应电流的方向都改变两次，所以C正确。交变电流的变化规律[探新知·基础练]1．正弦式交变电流瞬时值表达式(1)当从中性面开始计时：e＝Emsin_ωt。(2)当从与中性面垂直的位置开始计时：e＝Emcos_ωt。2．正弦式交变电流的峰值表达式Em＝nBSω与线圈的形状及转动轴的位置无关。(填“有关”或“无关”)3．两个特殊位置(1)中性面：线圈平面与磁场垂直。Φ为最大，为0，e为0，i为0。(填“0”或“最大”)(2)垂直中性面

5、：线圈平面与磁场平行。Φ为0，最大，e为最大，i为最大(填“0”或“最大”)。[辨是非](对的划“√”，错的划“×”)1．在匀强磁场中线圈绕垂直磁场的转轴匀速转动的过程中，某些特殊时段，可能感应电动势和磁通量同时变大。(　　)2．表达式为e＝Emsinωt的交变电流为正弦式交变电流，表达式为e＝Emsin(ωt＋)的交变电流也是正弦式交变电流。(　　)3．线圈绕垂直磁场的转轴匀速转动的过程中产生了正弦式交变电流，峰值越大，则瞬时值也越大。(　　)答案：1.×　2.√　3.×[释疑难·对点练]1．瞬时值的推导若线圈平面从中性面开始转动，如图所示，则经时间t：(1)线圈转过的角度为ωt

6、。(2)ab边的线速度跟磁感线方向的夹角θ＝ωt。(3)ab边转动的线速度大小为v＝ω。(4)ab边产生的感应电动势：eab＝BLabvsinθ＝sinωt。(5)整个线圈产生的感应电动势：e＝2eab＝BSωsinωt，若线圈为N匝，e＝NBSωsinωt。(6)若线圈给外电阻R供电，设线圈本身电阻为r，由闭合电路欧姆定律得i＝＝sinωt，即im＝Imsinωt，R两端的电压可记为um＝Umsinωt。2．峰值(1)由e＝NBSωsinωt可知，电动势的峰值Em＝NBSω。(2)交变电动势的最大值，由线圈匝数N、磁感应强度B、转动角速度ω及线圈面积S决定，与线圈的形状无关，与转

7、轴的位置无关，但转轴必须垂直于磁场，因此如图所示几种情况，若N、B、S、ω相同，则电动势的最大值相同。(3)电流的峰值可表示为Im＝。3．从两个特殊位置开始计时瞬时值的表达式从中性面位置开始计时从与中性面垂直的位置开始计时磁通量Φ＝Φmcosωt＝BScosωtΦ＝Φmsinωt＝BSsinωt感应电动势e＝Emsinωt＝NBSωsinωte＝Emcosωt＝NBSωcosωt电压u＝Umsinωt＝sinωtu＝Umcosωt＝cosωt电流i＝Imsinωt＝s