XX省专用学年高中物理第五章交变电流第节交变电流讲义含解析新人教选修.doc

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第1节交变电流
1．交变电流是指大小和方向都随时间周期性变化的电流。
2．线圈在磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时可产生正弦式交变电流，与转轴的地点无关。
3．正弦式交变电流的刹时值表达式为e＝Emsinωt,u＝Umsinωt,i＝Imsinωt,式中的Em、Um、Im是指交变电流的最大值，也叫峰值。
一、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，简称沟通。
2．直流
方向不随时间变化的电流。
二、交变电流的产生
1．过程解析
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2．中性面
线圈在磁场中转动的过程中，线圈平面与磁场垂直时所在的平面。
三、交变电流的变化规律
1．从两个特殊地点开始计时的刹时值表达式
从中性面地点开始计时
从与中性面垂直
的地点开始计时
磁通量
Φ＝Φmcosωt
＝BScosωt
Φ＝Φmsinωt
＝BSsinωt
感觉
电动势
e＝Emsinωt
＝NBSωsinωt
e＝Emcosωt
＝NBSωcosωt
电压
u＝Umsinωt
u＝Umcosωt
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＝sinωt
＝cosωt
电流
i＝Imsinωt
＝sinωt
i＝Imcosωt
＝cosωt
2．交变电流的图像
(1)正弦式交变电流的图像
(2)其他几种不同种类的交变电流
1．自主思考——判一判
(1)方向周期性变化，大小不变的电流也是交变电流。(√)
(2)在匀强磁场中线圈绕垂直磁场的转轴匀速转动经过中性面时，感觉电流为零，但感觉电流为零时，不一定在中性面地点。(×)
(3)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的交变电流也是正弦式交变电流。(√)
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(4)线圈绕垂直磁场的转轴匀速转动的过程中产生了正弦交变电流，峰值越大，则刹时值也越大。(×)
(5)交变电流的图像均为正弦函数图像或余弦函数图像。(×)
(6)线圈绕垂直磁场的转轴匀速转动的过程中产生了正弦交变电流，感觉电动势的图像、感觉电流的图像形状是完全一致的。(√)
2．合作探究——议一议
(1)中性面是随意规定的吗？
提示：不是。中性面是一个客观存在的平面，即与磁感线垂直的平面。
(2)怎样理解线圈平面转到中性面时感觉电动势为零，而线圈平面与中性面垂直时感觉电动势最大呢？
提示：根据法拉第电磁感觉定律E＝n可知，感觉电动势的大小不是与磁通量Φ直接对应，而是与磁通量的变化率成正比。虽然线圈经过中性面时磁通量最大，但磁通量的变化率为零，所以感觉电动势为零；虽然线圈平面与中性面垂直时磁通量为零，但磁通量的变化率最大，所以感觉电动势最大。
(3)沟通发电机输出的电流都能够表示为i＝Imsinωt吗？
提示：不一定。如果线圈从中性面的垂面开始计时，则输出的电流表示为
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i＝Imcosωt。
正弦交变电流的产生
1．过程解析如下列图为线圈abcd在磁场中绕轴OO′转动时的截面图，ab和cd两个边切割磁感线，产生电动势，线圈中就有了电流(或许说穿过线圈的磁通量发生变化而产生了感觉电流)。
详细解析如下列图，当线圈转动到图甲地点时，导体不切割磁感线，线圈中无电流；当线圈转动到图乙地点时，导体垂直切割磁感线，线圈中有电流，且电流从a端流入；线圈在图丙地点同线圈在图甲地点；线圈在图丁地点时，电流从a端流出，这说明电流方向发生了改变；线圈在图戊地点同在图甲地点。线圈这样转动下去，就在线圈中产生了交变电流。
2．中性面、中性面的垂面地点的特点比较
中性面
中性面
远离
凑近
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的垂面
中性面
中性面
地点
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
夹角变小
线圈平面
与磁场
夹角变大
磁通量
最大
零
变小
变大
磁通量
变化率
零
最大
变大
变小
感觉电动势
零
最大
变大
变小
线圈边缘线
速度与磁场
0
90°
变大
变小
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方向夹角
感觉电流
零
最大
变大
变小
电流方向
改变
不变
不变
不变
3．正弦交变电流的产生条件
(1)匀强磁场。
(2)线圈匀速转动。
(3)线圈的转轴垂直于