第三章《交變電流》第一節(jié)：交變電流的產(chǎn)生2、技能目標(biāo)1、知識目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)（1）知道什么是交變流電。并理解交變電流的產(chǎn)生原理，知道什么是中性面。（2）掌握交變電流的變化規(guī)律，及表示方法。（3）理解交變電流的瞬時值和最大值及中性面的準(zhǔn)確含義。（4）知道幾種常見的交變電流。如正弦式交變電流、鋸齒形交變電流、矩形脈沖電流。（3）培養(yǎng)運用數(shù)學(xué)知識解決處理物理問題的能力。（1）掌握描述物理量的三種基本方法（文字法、公式法、圖象法）。（2）培養(yǎng)觀察能力，空間想象能力以及將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖形的能力。一、交變電流1.直流電流（DC）定義：方向不隨時間變化的電流稱為直流。（電池供給的電流，大小和方向都不隨時間變化，所以屬于直流）2.交變電流（AC）定義：電流、電壓大小和方向隨時間做周期性變化，這樣的電流叫作交變電流。（家用電電流大小和方向都隨時間周期變化，家用電為交流電）例題1：下列表示交變電流的有（）tBitA00itC0iD0ttE0eu二、交變電流的產(chǎn)生思考：為什么會產(chǎn)生電流？二、交變電流的產(chǎn)生二、交變電流的產(chǎn)生當(dāng)線圈在磁場中繞軸轉(zhuǎn)動時，哪些邊切割磁感線？

正視圖AB、CD切割磁感線二、交變電流的產(chǎn)生

I=0I方向：dcbadI=0I方向：abcda1、中性面

（1）中性面：A、線圈通過中性面瞬間不切割磁感線，感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流為零。C、每當(dāng)線圈經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電流方向就改變一次。B、中性面位置磁通量最大，磁通量的變化

率等于０。線圈平面與磁感線垂直的位置（2）特點：D、線圈轉(zhuǎn)一周兩次經(jīng)過中性面，電流方向改變兩次2、垂直于中性面特點

（1）速度與磁場垂直，感應(yīng)電動勢最大（2）磁通量為零，磁通量變化率最大（3）垂直于中性面出，電流方向發(fā)生改變3、正余弦交流電的產(chǎn)生（1）正弦交流電的產(chǎn)生C、中性面處開始轉(zhuǎn)動產(chǎn)生正弦交流電A、瞬時值表達式B、峰值（最大值）電動勢隨時間變化電路中電流隨時間變化負(fù)載電壓隨時間變化

磁通量隨時間變化D、正弦交流電有關(guān)圖像（2）余弦交流電的產(chǎn)生C、垂直于中性面出開始轉(zhuǎn)動產(chǎn)生余弦交流電A、瞬時值表達式B、峰值（最大值）D、余弦交流電有關(guān)圖像4、特殊說明（1）線圈繞垂直于磁場方向的軸轉(zhuǎn)動磁通量發(fā)生變化所以產(chǎn)生交流電（2）s為線圈的面積，與線圈形狀無關(guān)（3）正余弦交流電峰值與磁通量必有一個最大一個為零（4）通常通過磁通量判斷線圈位置四、交流發(fā)電機KAFELDCB中性面：線框平面與磁感線垂直的面1、B⊥S2、φ最大3、V∥B6、對應(yīng)E-t圖像中0T、T/2、T位置5、I=E/(R+r)=0三、交變電流的變化規(guī)律（關(guān)鍵位置一）4、E=BLVsinθ=0線圈經(jīng)過垂直面時，由切割邊L1和另一邊L2推導(dǎo)出此時刻線圈中的感應(yīng)電動勢，即為最大電動勢Em。能不能用所學(xué)知識推到一下Em=？垂直面判斷此位置有沒有切割磁感線？如果有，感應(yīng)電流大小、方向怎么樣呢？中性的垂直面：線框平面與磁感線平行的面(簡稱：垂直面)1、B∥S2、φ=0（最小）三、交變電流的變化規(guī)律（關(guān)鍵位置二）6、對應(yīng)E-t圖像中T/4、3T/4位置5、I=E/(R+r)=Im最大4、E=BLVsinθ=Em最大3、V⊥B線圈經(jīng)過中性面時，電流將改變方向，線圈轉(zhuǎn)動一周，兩次經(jīng)過中性面，電流方向改變兩次。三、交變電流的變化規(guī)律（關(guān)鍵位置對比）B⊥Sφ最大V∥BE=0I=0中性面垂直面B∥Sφ最大V⊥BEm=nBSωI=Im為了便于分析，大家要學(xué)會把關(guān)鍵位置的立體圖轉(zhuǎn)化為截面圖哦！四個關(guān)鍵時刻：t=0(中性面）、t=T/4(垂直面）、t=T2/4(中性面）、t=T3/4(垂直面）、t=T4/4=0(中性面）三、交變電流的變化規(guī)律（四個關(guān)鍵時刻對比）3．閉合線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速為240r/min，若線圈平面轉(zhuǎn)至與磁場方向平行時的電動勢為2V，則從中性面開始計時，所產(chǎn)生的交流電動勢的表達式為e＝________V，電動勢的峰值為___V，從中性面起經(jīng)1/48

s，交流電動勢的大小為____V.知識點二交變電流的變化規(guī)律課堂探究練2sin8πt2_14．有一個10匝正方形線框，邊長為20cm，線框總電阻為1Ω，線框繞OO′軸以10π

rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動，如圖所示，垂直于線框平面向里的勻強磁場的磁感應(yīng)強度為0.5T．問：(1)該線框產(chǎn)生的交變電流電動勢最大值、電流最大值分別是多少？(2)線框從圖示位置轉(zhuǎn)過60°時，感應(yīng)電動勢的瞬時值是多大？(3)寫出感應(yīng)電動勢隨時間變化的表達式。知識點二交變電流的變化規(guī)律課堂探究練解析:(1)交變電流電動勢最大值為Em＝nBSω＝10×0.5×0.22×10πV＝6.28V，電流的最大值為Im＝Em/R＝A＝6.28A.(2)線框轉(zhuǎn)過60°時，感應(yīng)電動勢e＝Emsin60°＝5.44V.(3)由于線框轉(zhuǎn)動是從中性面開始計時的，所以瞬時值表達式為e＝Emsinωt＝6.28sin10πtV.點評①電動勢最大值Em＝nBSω.②當(dāng)計時起點為中性面位置時表達式為e＝Emsinωt當(dāng)計時起點為線圈平面與磁場方向平行時，表達式為e＝Emcosωt.1、分解動作剖析一:0---T/4從中性面開始計時，即t=0---t=T/4，切割磁感線的有效速度V(綠色）正弦式逐漸增大V⊥=Vsinωt，ωt=θ（0o-90o變化），所以感應(yīng)電動勢也正弦式函數(shù)增大。t=T/4——t=2T/4，切割磁感線的有效速度V(綠色）正弦式逐漸減小V⊥=Vsinωt，ωt=θ（90o-180o），所以感應(yīng)電動勢隨正弦式函數(shù)減小。電流隨時間正弦式減小到零。2、分解動作剖析二:T/4---2T/4從t=2T/4——t=3T/4，切割磁感線的有效速度V(綠色）逐漸增大V1=Vsinωt，ωt=θ（180o-270o）所以感應(yīng)電動勢隨正弦式函數(shù)增大。從t=2T——t=3T/4，電流變?yōu)榉聪?，隨時間正弦式增大到最大值。3、分解動作剖析三:2T/4---3T/4t=3T/4——t=4T/4，切割磁感線的有效速度V(綠色）逐漸減小V1=Vsinωt，ωt=θ（270o-360o），所以感應(yīng)電動勢隨正弦式函數(shù)減小。從t=3T/4——t=4T/4，電流反向，隨時間正弦式減小到零。4、分解動作剖析一:3T/4---T四、交變電流的變化規(guī)律（電動勢瞬時表達式）

1.電動勢的瞬時值表達式:Em=NBωS2.若給外電阻R供電，發(fā)電機線圈本身電阻為r，則電流瞬時值表達式:3.R兩端的電壓瞬時值:e=NBSωsinωt

i=Imsinωtu=UmsinωtIm=Em/(R+r)如轉(zhuǎn)ωt=60°,150°,210°,300°時，請學(xué)生分別計算感應(yīng)電動勢的大小和方向？如轉(zhuǎn)ωt=60°,150°,210°,300°時，請學(xué)生分別計算感應(yīng)電動勢的大小和方向？1.e=Emsinωt=2.e=Emsinωt=3.e=Emsinωt=4.e=Emsinωt=均為負(fù)均為正方法技巧練e=Emsinωt,既能表示電動勢大小，又能表示電動勢方向。

5．矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的對稱軸轉(zhuǎn)動，線圈共100匝，轉(zhuǎn)速為(10/π)r/min，在轉(zhuǎn)動過程中穿過線圈的磁通量的最大值為0.03Wb，則線圈平面轉(zhuǎn)到與磁感線平行時，感應(yīng)電動勢為多少？當(dāng)線圈平面與中性面夾角為時，感應(yīng)電動勢為多少？知識點三交變電流的變化規(guī)律方法技巧練解析由題意知：Φm＝0.03Wbω＝2πn＝1/3rad/s.線圈轉(zhuǎn)至與磁感線平行時，感應(yīng)電動勢最大，故Em＝NBSω＝NΦmω＝1V瞬時值表達式e＝Emsinωtθ＝ωt，e＝V.6．如圖所示，匝數(shù)為n，面積為S的矩形線圈在勻強磁場B中勻速轉(zhuǎn)動，角速度為ω，求線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180°時間內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢．知識點三交變電流的變化規(guī)律方法技巧練方法總結(jié)平均感應(yīng)電動勢不等于始、末兩瞬時電動勢值的平均值，必須用法拉第電磁感應(yīng)定律計算即五、正弦式交變電流的圖像如果從垂直面開始旋轉(zhuǎn)呢？線圈從中性面開始旋轉(zhuǎn)時，e、i、u隨時間t變化如圖所示7．矩形線圈，繞垂直于勻強磁場并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動,線圈中的感應(yīng)電動勢e隨時間t的變化如圖所示,下面說法中正確的是()A．t1時刻通過線圈的磁通量為零B．t2時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大C．t3時刻通過線圈的磁通量變化率的絕對值最大D．每當(dāng)e變換方向時，通過線圈的磁通量絕對值都為最大知識點四交變電流圖象的應(yīng)用方法技巧練D8．一矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動，穿過線圈的磁通量隨時間的變化圖象如圖所示，則下列說法中，正確的是()A．t＝0時刻，線圈平面與中性面垂直B．t＝0.01s時刻，穿過線圈平面的磁通量的變化率最大C．t＝0.02s時刻，線圈中有最大感應(yīng)電動勢D．t＝0.03s時刻，線圈中有最大感應(yīng)電流知識點四交變電流圖象的應(yīng)用方法技巧練ABCD六、交流發(fā)電機1、構(gòu)造2、種類①用來產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的線圈（叫電樞）②用來產(chǎn)生磁場的磁極①旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機（電樞動、磁極不動）②旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機（磁極動、電樞不動）無論哪種發(fā)電機，轉(zhuǎn)動的部分叫轉(zhuǎn)子，不動的部分叫定子1、交變電流：方向都隨時間作周期性變化的電流。3、交變電流的變化規(guī)律：（1）方向變化規(guī)律-------線圈平面每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電流的方向就改變一次；線圈轉(zhuǎn)動一周，感應(yīng)電流的方向改變兩次。

（2）大小變化規(guī)律