1、目标定位预习导学课堂讲义对点练习高中物理选修3-2鲁科版第三章 交变电流第二讲 交变电流是怎样产生的目标定位预习导学课堂讲义对点练习目标定位交变电流是怎样产生的2理解交变电流产生的原理，知道中性面的概念1理解楞次定律的内容，并应用楞次定律判定感应电流的方向.1理解楞次定律的内容，并应用楞次定律判定感应电流的方向.1认识交流发电机，了解交流发电机的结构3能用数学表达式和图象描述正弦交变电流的变化规律，知道最大值、有效值和瞬时值之间的关系能应用交变电流的变化规律解决实际问题4目标定位预习导学课堂讲义对点练习预习导学一、二、想一想 如图所示，当线圈在磁场中绕OO轴转动时，哪些边切割磁感线？线圈转到哪
2、些位置时没有感应电流？答案 当线圈在磁场中绕OO轴转动时，AB、CD边切割磁感线产生的感应电流线圈转到甲和丙位置时没有感应电流，我们称之为中性面三、EmsintUmsintImsint最大值想一想 正弦式交变电流的图象一定是正弦曲线吗？正弦(或余弦)答案 不一定，根据计时起点不同，也可能是余弦函数曲线线圈磁极周期性变化12交变电流是怎样产生的目标定位预习导学课堂讲义对点练习课堂讲义一、交变电流的产生及规律1正弦式交流电的产生如图所示，是图中线圈ABCD在匀强磁场中绕轴OO转动时的截面图线圈从中性面开始转动，角速度为，经过时间t转过的角度是t.设AB边长为L1，BC边长为L2，磁感应强度为B，A
3、B边和CD边转动时切割磁感线产生感应电动势(1)在图甲中，vB，eABeCD0，e0(2)在图丙中，eABBL1vBL1L22 12BL1L212BS同理 eCD12BS 所以 eeABeCDBS若线圈有N匝 则eNBssin t交变电流是怎样产生的(3)在图乙中，eABBL1vsin t12BL1L2sin t12BS sin t同理 eCD12BS sin t 所以 eeABeCDBS sin t目标定位预习导学课堂讲义对点练习课堂讲义2两个特殊位置(1)中性面(SB位置)线圈平面与礠场垂直的位置，此时e为0，i为0，最大，为0.线圈每经过中性面，电流方向发生改变线圈转一圈电流方向改变两次
4、(2)垂直中性面位置(SB位置)e最大，i最大，为0，为最大3正弦式交流电的峰值4正弦式交流电的瞬时值表达式eEm sin t，uUm sin t，iImsin tEmNBstt交变电流是怎样产生的目标定位预习导学课堂讲义对点练习课堂讲义例1 矩形线框绕垂直于匀强磁场且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，线框中感应电动势最大B当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零C每当线框经过中性面时，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磁通量最大，但不切割磁感线，电动势等于零，感应电动势或感应电流的方向也就在
5、此时刻变化有效切割速度最大故感应电动势最大A错误，C、D正确B错误交变电流是怎样产生的目标定位预习导学课堂讲义对点练习课堂讲义针对训练 1 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 转动，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，则在 0 2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BOO磁通量为零感应电流最大末位置磁通量为零感应电流最大A、D正确交变电流是怎样产生的目标定位预习导学课堂讲义对点练习课堂讲义二、对峰值EmnBS和瞬时值eEmsint的理解1对峰值的理解(
6、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，线圈中的感应电动势达到峰值，且满足EmnBS.(2)决定因素：由线圈匝数n、磁感应强度B、转动角速度和线圈面积S决定，与线圈的形状无关，与轴的位置无关如图所示的几种情况中，如果n、B、S均相同，则感应电动势的峰值均为EmnBS.2对瞬时值表达式的理解写瞬时值表达式时必须明确是从中性面计时，还是从与中性面垂直的位置计时(1)从中性面计时，eEm sin t(2)从与中性面垂直位置计时，eEmcos t交变电流是怎样产生的目标定位预习导学课堂讲义对点练习课堂讲义例2 如图所示，匀强磁场B0.1 T，所用矩形线圈的匝数N100，边长ab0.
7、2 m，bc0.5 m，以角速度100 rad/s绕OO轴匀速转动试求：(1)交变电动势的峰值；(2)线圈中瞬时感应电动势表达式；(3)若线圈平面平行磁感线时开始计时，求线圈在tT/6时刻的电动势大小BOOabcdSLabLbc0.1 m2EmNBS100314(V)eEmsint314sin(100t)V eEmcost314cos(100t)V当 tT6时，e314cos3V157 V.交变电流是怎样产生的目标定位预习导学课堂讲义对点练习课堂讲义三、正弦交变电流的图象2如右图所示，从图象中可以解读到以下信息：(1)交变电流的峰值Em、Im和周期T.(2)因线圈在中性面时感应电动势、感应电流
8、均为零，磁通量最大，所以可确定线圈位于中性面的时刻；也可根据电流最大找出线圈平行磁感线的时刻(3)判断线圈中磁通量最小、最大的时刻及磁通量变化率最大、最小时刻(4)分析判断i、e大小和方向随时间的变化规律1注意：开始计时时线圈所处的位置不同，得到的it图象也不同分析有关图象时，要注意从图象中找出两个特殊位置对应的时刻如右图所示交变电流是怎样产生的目标定位预习导学课堂讲义对点练习课堂讲义例3 线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交流电的图象如图所示，由图可知()A在A和C时刻线圈处于中性面位置B在B和D时刻穿过线圈的磁通量为零C在A时刻到D时刻线圈转过的角度为弧度D在A和C时刻磁通量变化率绝对值最大中
9、性面时磁通量最大感应电动势为零感应电流为零与磁感线平行时磁通量为零磁通量的变化率最大感应电动势最大感应电流最大答案D交变电流是怎样产生的目标定位预习导学课堂讲义对点练习课堂讲义图甲ad和bc切割磁感线针对训练2 如图甲所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO以角速度逆时针匀速转动若以线圈平面与磁场夹角45时(如图乙)为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正则下图中正确的是()BOOcbadB初始位置由楞次定律可知电流的方向为adcba，是负值当再转过/4时处在中性面位置感应电流为零交变电流是怎样产生的目标定位预习导学课堂讲义对点练习对点练习感应电动势为零磁
10、通量最大交变电流的产生及规律1当交流发电机的线圈转到线圈平面与中性面重合时，下列说法中正确的是()A电流将改变方向B磁场方向和线圈平面平行C线圈的磁通量最大D线圈产生的感应电动势最大磁通量的变化率为零电流将改变方向磁场与线圈垂直cbad交变电流是怎样产生的目标定位预习导学课堂讲义对点练习对点练习正弦交变电流的图象2一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图甲所示，则下列说法中正确的是()At0时刻，线圈平面与中性面垂直Bt0.01 s时刻，的变化率最大Ct0.02 s时刻，交变电动势达到最大D该线圈产生的相应交变电动势的图象如图乙所示磁通量最大处于
11、中性面磁通量为零变化率最大磁通量最大处于中性面变化率为零电动势为零D项错误交变电流是怎样产生的目标定位预习导学课堂讲义对点练习对点练习峰值和瞬时值问题EmNBS，当加倍而S减半时，Em不变3交流发电机在工作时电动势为 eEmsint，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()AeEmsint2 Be2Emsint2CeEmsin2tDeEm2 sin2t交变电流是怎样产生的目标定位预习导学课堂讲义对点练习对点练习峰值和瞬时值问题4有一10匝正方形线框，边长为20 cm，线框总电阻为1，线框绕OO轴以10 rad/s的角速度匀速转动，如图所示，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？cbadEmnBS6.28 VImEmR 6.28 AeEmsin 605.44 V交变电流是怎样产生的目标定位预习导学课堂讲义对点练习再见
