3.1交变电流的特点

学习目标：1．理解交变电流的产生原理，掌握交变电流的变化规律．

　　 2．知道正弦式电流的图象．

3．知道交流发电机的构造和分类． 学习重点：交变电流的变化规律

学习难点: 交变电流的产生原理 学习过程 课堂笔记（二次备课） 自主预习：（认真预习，就意味着你走上一条成功的学习之路！）

1．定义： 和 随时间作周期性变化的电流，叫做交变电流，简称交流．

说明： 随时间周期性变化是交变电流的最重要的特征．

2．正弦式电流

（1）定义：随时间按 规律变化的电流叫做正弦式电流．

说明：①在我国工农业生产及生活中使用的交变电流都是正弦式电流，但并非只有按正弦规律变化的电流才叫交变电流．②正弦式交变电流的图象是 曲线

（2）正弦式电流产生：当线圈在 磁场中绕 于磁场方向的轴做 转动时，线圈中就产生正弦式电流．

（3）正弦式电流的规律：假定线圈从跟磁感线垂直的平面（也叫中性面）开始转动，则产生的交变电流的瞬时值表达式为i＝Imsinωt；电动势瞬时值的表达式为e＝ ；电压瞬时值表达式为u＝

　二、中性面

1．定义：与匀强磁场磁感线垂直的平面叫中性面.

2．中性面特点：观察图5.1-3交流发电机的示意图。

（1）穿过线圈的磁通量Φ最 ；图5.1-3中处于中性面位置的是 。

（2）磁通量的变化率最 ；

（3）电动势e及电流I为 ；

（4）线圈经此位置电流方向 改变．

说明：除中性面之外，在交流电产生过程中还有一个特殊位置，那就是与磁感线平行的平面（或叫与中性面垂直的平面）．该平面的特点：（1）穿过线圈的磁通量最 ；

（2）磁通量的变化率最 ；

预习质疑：（发现问题有时比解决问题更重要！）

课堂探究：（我参与，我成功，我快乐！）

探究一、为什么矩形线框在匀强磁场中匀速转动，线框里能产生交变电流？回答课本P32页图5.1-3下的4个问题。

探究二、试探究分析线圈位于中性面位置时，穿过线圈的磁通量、磁通量的变化率、感应电动势、感应电流各有什么特点？

中性面 中性面的垂直位置 图示 位置 线圈平面与磁场垂直 线圈平面与磁场平行 磁通量 磁通量

变化率 感应电动势 感应电流的大

小及方向是否改变 探究三、如图5－1－1所示为矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的四个过程：

　　当以线圈通过中性面对为计时起点时，交变电流的函数表达式：e=Em sinωt，其中Em=2NBLV=NBωS；i=Im sinωt，其中Im=Em/R。

图5－1－2所示为以线圈通过中性面时为计时起点的交变电流的e－t和i-t图象：

拓展：若以中性面垂直的平面为起点计时，将得到什么图像？写出感应电动势的函数表达式？

典型例题：

例题1：一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，当线圈通过中性面时(）

A．线圈平面与磁感线方向平行 B．通过线圈的磁通量达到最大值

C．通过线圈的磁通量变化率达到最大值

D．线圈中的电动势达到最大值

例题2：某线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过它的磁通量Φ随时间的变化规律可用图表示，则(　　)

A．t1和t2时刻，穿过线圈磁通量的变化率最大

B．t2时刻，穿过线圈的磁通量变化率为零

C．t3时刻，线圈中的感应电动势为零

D．t4时刻，线圈中的感应电动势达最大值

例题3：如图5­1­2所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO′以恒定的角速度ω转动，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，则在～这段时间内(　　)

A．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先减小后增大

课堂小结：（只有不断总结，才能有所进步！）

巩固练习：（在练习中巩固，在练习中升华！）

1．交流发电机在工作时电动势为e＝Emsin ωt，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(　　)

A．e′＝Emsin　　　　　　B．e′＝2Emsin

C．e′＝Emsin 2ωt D．e′＝sin 2ωt

2.右图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时(　　)

A．线圈绕P1或P2转动时电流的方向相同，都是a→d→c→b→a

B．线圈绕P1转动时的电动势小于绕P2转动时的电动势

C．线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流

D．线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc边受到的安培力

3．如图所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO′以恒定的角速度ω转动，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，则在0～这段时间内(　　)

A．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直在减小

4. 如图所示，一单匝闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，转动过程中线框中产生的感应电动势的瞬时值为

e＝0.5sin 20t V，由该表达式可推知以下哪些物理量(　　)

A．匀强磁场的磁感应强度 B．线框的面积

C．穿过线框的磁通量的最大值 D．线框转动的角速度

5.线框在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动(由上向下看是逆时针方向)，当转到如图所示位置时，磁通量和感应电动势大小的变化情况是（）

A．磁通量和感应电动势都在变大

B．磁通量和感应电动势都在变小

C．磁通量在变小，感应电动势在变大

D．磁通量在变大，感应电动势在变小

6．如下图所示，能够产生交变电流的情况是(　　)

7.有一10匝正方形线框，边长为20 cm，线框总电阻为1 Ω，线框绕OO′轴以10π rad/s的角速度匀速转动，如图垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5 T．问：

(1)该线框产生的交变电流电动势最大值、电流最大值分别是多少？

(2)线框从图示位置转过60°时，感应电动势的瞬时值是多大？

(3)写出感应电动势随时间变化的表达式．

学习心得（教学反思）