高中物理选修交变电流课件

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高中物理教科选修课件交变电流

无功功率为零
在纯电阻电路中，交变电流与电压的相位相同，没有相位差。
根据欧姆定律，交变电流的大小与电压成正比，与电阻成反比。
纯电阻电路只消耗有功功率，不消耗无功功率。
纯电感电路中交变电流特点
1 2 3
电流滞后电压90度
在纯电感电路中，交变电流滞后于电压90度相位角。
电流大小与频率和电感量有关
电感对交变电流的阻碍作用与频率和电感量有关，频率越高或电感量越大，对电流的阻碍作用越强。
无功功率不为零
纯电感电路不消耗有功功率，但会消耗无功功率。
纯电容电路中交变电流特点
电流超前电压90度
01
在纯电容电路中，交变电流超前于电压90度相位角。
电流大小与频率和电容量有关
02
电容对交变电流的阻碍作用与频率和电容量有关，频率越高或
实验步骤和操作规范
1. 搭建交流电路
按照实验要求搭建简单的交流电路，包括电源、电阻、电容、电感等元件。
2. 选择测量仪器
根据实验需要选择合适的测量仪器，如示波器、电压表、电流表等。
实验步骤和操作规范
3. 连接测量仪器
将测量仪器正确接入交流电路，确保测量精度和安全。
4. 调整信号源
调整信号源的输出频率和幅度，使交流电路中的电压和电流达到合适的数值。
06
实验：测量交变电流参数
实验目的和原理介绍
实验目的
通过测量交变电流的参数，如电压、电流、频率和相位差等，了解交变电流的基本特性和规律，加深对交流电路的理解和掌握。
原理介绍
交变电流是一种大小和方向都随时间作周期性变化的电流。在交流电路中，电压和电流的关系遵循欧姆定律和基尔霍夫定律等基本电路定律。通过测量交变电流的参数，可以研究交流电路中的阻抗、功率、谐振等现象。

人教版高中物理选修-交变电流课件-ppt精品课件

• 成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时．
（2）电流按正弦规律变化 iImsint
（3）电路上的电压按正弦规 uUmsint
律变化
电流 iImsin t 通过R时：
ui R ， U mImR.
四、交流电的图像
从中性面开始计时
如果从乙图开始计时：交流电图像如何画？
eEmcost
从中性面开始计时磁通量变化图像如何？是正弦还是余弦图
1、在线圈由甲转到乙的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？由B→A
2、在线圈由丙转到丁的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？由A→B
1．中性面：线圈平面与磁感线垂直的位置叫做中性面．．来自 Vrr L 2V
r
E1 BLVsin
BLLsint
2
BSsint
2
E总 E1 E2
所以
eNB L2si nt
交流发电机简介
人教版高中物理选修3-2 5.1 交变电流课件(共27张PPT)【PPT优秀课件】-精美版
人教版高中物理选修3-2 5.1 交变电流课件(共27张PPT)【PPT优秀课件】-精美版人教版高中物理选修3-2 5.1 交变电流课件(共27张PPT)【PPT优秀课件】-精美版
什么时刻磁通量变化率最大？什么时刻磁通量变化率最小
（1）线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零
（ ab和cd边都不切割磁感线），线圈
中的电动势为零
2）线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次．
人教版高中物理选修3-2 5.1 交变电流课件(共27张PPT)【PPT优秀课件】-精美版
0.0628V 线圈平面与磁场方向平行。

5.1《交变电流》PPT课件

问题2.这两条边是否一直在做切割磁感线运动?
第14页/共41页
b a
a(b) v1
c
d F H
v2
d(c)
中性面
特点：
B⊥S Φ最大
E=0 I=0
B∥V 电动势是零思考:在这个位置磁通量是多大? 此时线圈所在的平面叫做中性面
第15页/共41页
问题3.若单匝线框所处位置与中性面垂直,设磁感应强度大小为B ,ab边和cd边长均为 L1,ad边和bc边长为L2,线框绕垂直于磁场并且过ad和bc边中点的轴旋转,角速度大小为ω. 问: ab边和cd边切割磁感线产生的电动势分别是多大?
流和电阻两端的电压分别是多少?
i e
u iR
Rr
i Em sin t Rr
i Im sin t
vu i
瞬时值峰值
R u R r Em sin t
u Um sin t
第24页/共41页
五、交流电的图像
问题8.前面是用表达式表示交流电的变化规律, 怎样用图象表示交流电的变化规律?
b a
c d
第39页/共41页
3.一台发电机在产生正弦式电流。如果发电机电动势的峰值为Em=400V，线圈匀速转动的角速度为ω=314rad/s，试写出电动势瞬时值的表达式。如果这个发电机的外电路只有电阻元件，总电阻为2000Ω，电路中电流的峰值是多少？写出电流瞬时值的表达式。
解：电动势瞬时值的表达式为： e=EmsinWt=400sin314t
第29页/共41页
六、交流发电机
第30页/共41页
第31页/共41页
1、组成：①用来产生感应电动势的线圈（叫电枢） ②用来产生磁场的磁极 2、种类 ①旋转电枢式发电机 ②旋转磁极式发电机转动的部分叫转子，不动的部分叫定子

高中物理选修课件第章交变电流

远距离输电面临问题与挑战
输电损耗
在远距离输电过程中，电流通过导线会产生热量，导致能量损耗
，降低输电效率。
电压降低
长距离输电时，导线上的电阻会导致电压逐渐降低，影响用电设备的正常运行。
稳定性问题
远距离输电系统容易受到各种干扰因素的影响，如天气变化、设备故障等，导致系统稳定性下降。
高压输电技术原理及优势
05
日常生活中交变电流应用实例分析
家庭用电安全注意事项
安全用电原则
不接触低压带电体，不靠近高压带电体。
安全色标
采用黄色、黑色和红色等易于引起注意的色标，如黄色表示注意
危险，禁止进入等。
安全距离
在电力设施周围设置安全距离，防止人员误触造成电击事故。
照明设备中节能灯原理及优缺点比较
节能灯原理
电流大小与电压成正比
根据欧姆定律，交变电流的大小与电压成正比，与电阻成反比。
电感对交变电流阻碍作用
01
02
03
感抗
电感对交变电流有阻碍作用，称为感抗。感抗的大小与电感量和交变电流的频率成正比。
相位差
电感会使交变电流的相位滞后于电压的相位，产生相位差。
储能元件
电感是一种储能元件，它能够将电能转换为磁场能并储存起来。
通过高频电子镇流器将50Hz的工频交流电转换为高频交流电，再驱动荧光灯管发光。
优点
光效高、寿命长、节能环保，比传统白炽灯节能 80%以上。
缺点
价格相对较高，启动时需要较高的电压，且存在频闪和电磁辐射等问题。
家用电器中微波炉加热原理探讨
微波炉加热原理
利用微波的高频振动使食物分子产生摩擦热而实现加热。

高中物理(新人教版)选择性必修2：交变电流【精品课件】

思考：若该线圈给外电阻R供电，设线圈本身电阻为r，则负载两端的电压u、流过的电流i随时间变化的规律是怎样的？
• 流过负载的电流：
i e Em sin t Im sin t，其中Im Em
Rr Rr
Rr
• 负载两端电压：
u R e R Em sin t Um sin t,其中Um R Em
• 线圈在甲图位置是否有感应电流？ • 线圈在乙图位置是否有感应电流？
• 在线圈由甲转到乙的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？由B→A
•
×
• 线圈在丙图位置是否有感应电流？ • 线圈在丁图位置是否有感应电流？
• 在线圈由丙转到丁的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？由A→B
•
×
× ×
思考：线圈转到什么位置时线圈中没有电流？转到什么位置时线圈中电流最大？
【答案】BD【解析】直流电的特征是电流方向不变，交流电的特征是电流方向周期性改变。另外交变电流不一定都是正弦式电流或余弦式电流。故A、C错误，B、 D正确。
例2．(多选)矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面内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，各边不切割磁感线
• •
中性面：与磁感线垂直的平面
• 线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大，感应电动势为零，感应电流为零
• 线圈每经过中性面一次，交流电方向改变一次，线圈每转动一周（交流电的一个周期），两次经过中性面，交流电的方向改变两次。
中性面的垂面
× ×

3-1交变电流(教学课件)高中物理人教版(2019)选择性必修第二册

(1)写出t时刻整个线圈中的感应电动势e的表达式．
(2)线圈转过300，流过R的电荷量为多少？
(3)线圈转过300时，磁通量的变化率为多少？
解析：(1)感应电动势最大值Em＝NBSω＝NBL1L2·2πn＝50 V.
整个线圈中的感应电动势的瞬时值表达式为e＝Emcosωt＝50cos100t(V)．
③交流电压的大小可以通过变压器随意转换。
二、交变电流的产生
2.交流电的产生原理
ABCD——线圈 K、L——圆环
•
×
E=0、I=0
磁通量为最大电流：B→A→D→C→B
中性面 :线圈与磁场方向垂直的平面
E、 F——电刷
•
×
1.交流发电机示意图
电流：C→D→A→B→C
二、交变电流的产生
•
×
•
磁通量为最大电流：B→A→D→C→B
D．线框产生的交变电动势频率为100Hz
6.如图为电动机模型图，左侧为N极，右侧为S极。电动机线
框通过换向器连入电路中，线框abcd的面积为S，匝数为n，匀
强磁场磁感应强度为B，线框平面与磁场平行。若此时闭合开
关，则下列说法正确的是（ C ）
A.从正前方看去，该线框将会逆时针转动
B.若同时调转电极和磁极方向，则线圈的转动方向改变
①线圈与中性面的夹角是多少？ t
② AB边的速度多大？ v =

2 v= 2
③ AB边速度方向与磁场方向夹角是多大？
④ AB边中的感应电动势多大？
1 = vsinθ =

2
sin t
⑤线圈中的感应电动势多大？
= 21 = sin t= BSsin t
②直流电：

交变电流课件

二、交变电流的产生
图2 假定线圈沿逆时针方向匀速转动，如图 2 甲至丁所示.请分析判断： (1)图中，在线圈由甲转到乙的过程中，AB 边中电流向哪个方向流动？ (2)在线圈由丙转到丁的过程中，AB 边中电流向哪个方向流动？ (3)当线圈转到什么位置时线圈中没有电流，转到什么位置时线圈中的电流最大？ (4)大致画出通过电流表的电流随时间变化的曲线，从 E 经过负载流向 F 的电流记为正，反之为负.在横坐标上标出线圈到达甲、乙、丙、丁几个位置时对应的时刻.
解析
(1)交变电流电动势的峰值为 Em＝2nBLv＝nBSω＝10×0.5×0.22×10 π V≈6.28 V 图4 电流的峰值为 Im＝ERm≈6.28 A.
(2)从中性面位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为 e＝Emsin ωt≈6.28 sin（10πt）V.
(3)线圈从中性面位置开始转过 30°，感应电动势 e＝Emsin 30°≈3.14 V.
1.交变电流
方向随时间做周期性变化的电流，简称交流 .
2.直流
方向不随时间变化的电流.
对直流电流和交变电流的区分主要是看电流
方向是否变化.
3.图象特点
(1)恒定电流的图象是一条与时间轴平行的直线 . (2)交变电流的图象有时在时间轴的上方，有时在时间轴的下方，随时间做周期性变化.
二、交变电流的产生
一、交变电流的判断例 1 如下图所示图象中属于交流电的有
(ABC)
交变电流
电流方向变化
×
图象有正负变化
二、交变电流的产生
例 2 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

物理选修-人教版交变电流-ppt精品课件

Tt
2π ωt
作图时规定感应电流正方向为dcbad
物理选修3-2人教版 5.1交变电流 (共27张PPT)
物理选修3-2人教版 5.1交变电流 (共27张PPT)
电路中的电动势和电流关系
e
Em
T/4
2T/4
O
π/2
π
─Em
i
Im
T/4
2T/4
O
π/2
π
─Im
3T/4 3π/2
3T/4 3π/2
物理选修3-2人教版 5.1交变电流 (共27张PPT)
•
5.科学家在对黄化豌豆幼苗切段的实验研究中发现，低浓度的生长素促进细胞的伸长，但生长素浓度增高到一定值时，就会促进切段中乙烯的合成，而乙烯含量的增高，反过来又抑制了生长素促进切段细胞伸长的作用。
•
6.科学家在对黄化豌豆幼苗切段的实验研究中发现，低浓度的生长素促进细胞的伸长，但生长素浓度增高到一定值时，就会促进切段中乙烯的合成，而乙烯含量的增高，反过来又抑制了生长素促进切段细胞伸长的作用。
的是( BCD )
i
i
O
t
A
i
O
t
C
O
t
B
i
O
t
D
二、交变电流的产生
1、过程分析
选取线圈运动过程中如图所示的几个特殊时刻进行研究
将立体图转化为平面正视图
A( B )
v
我们称为中性面
v
D( C )
此时
线圈平面与磁场垂直，速度方向与磁场方向平行
线磁通量为最大圈

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｝ K、L——圆环
E 、 F——电刷
使线圈在转动时保持与外电路的连接
高中物理选修交变电流
5
1、在线圈由甲转到乙的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？由B→A
高中物理选修交变电流
6
2、在线圈由丙转到丁的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？由A→B
高中物理选修交变电流
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高中物理选修交变电流
5.1 交变电流
高中物理选修交变电流
1
直流电(DC) 电流方向不随时间而改变
高中物理选修交变电流
2
交变电流(AC)
•交变电流(交流):大小和方向都随时间做周期性变化的电流.
高中物理选修交变电流
3
Hale Waihona Puke 交流发电机模型的原理简图高中物理选修交变电流
4
交变电流的产生
交变电流产生示意图：
ABCD——线圈（切割磁感线）
eBS si n t
若为N匝线圈
所以 eN B siS n t
令
E m=NBωS 则有 eEmsint
t
e为电动势在时刻t的瞬时值， Em为电高动中物理势选修交的变电流最大值（峰值）． 11
（1）电动势按正弦规律变化 eEmsint
• 成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时．
（2）电流按正弦规律变化 iImsint
Um=ImR叫电压的最大值
高中物理选修交变电流
20
1.答：磁铁靠近白炽灯，发现灯丝颤动．因为通交变电流的灯丝处在磁场中要受到力的作用，灯丝受到的磁场力的大小、方向都随时间做周期性变化，因而灯丝颤动．
高中物理选修交变电流
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高中物理选修交变电流
22
高中物理选修交变电流
23
2 一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势随时间的变化规律如图所示，下面说法中正确的是 ( )：
8
1．中性面：线圈平面与磁感线垂直的位置叫做中性面．．
高中物理选修交变电流
9
Vr
r L 2
V
r
E1 BLVsin
BLLsint
2
BSsint
2
E总 E1 E2
所以
eNB L2si nt
高中物理选修交变电流
10
三．交变电流的变化规律
以线圈经过中性面开始计时，在时刻t线圈中的感应电动势（AB和CD边切割磁感线）
16
五、交变电流的种类
(1)正弦交流电 (2)示波器中的锯齿波扫描电压 (3)电子计算机中的矩形脉冲 (4)激光通信中的尖脉冲
高中物理选修交变电流
17
交流发电机简介
高中物理选修交变电流
18
高中物理选修交变电流
19
小结
1、交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。
2、矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动
什么时刻磁通量变化率最大？什么时刻磁通量变化率最小
高中物理选修交变电流
15
（1）线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零
（ ab和cd边都不切割磁感线），线圈
中的电动势为零
2）线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次．
高中物理选修交变电流
3、交变电流的变化规律：（1）方向变化规律-------线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次；线圈转动一周，感应电流的方向改变两次。
（2）大小变化规律-------按正弦规律变化：
e=Emsinωt
Em=NBSω叫电动势的最大值
i=Imsinωt
Im=Em/R叫电流的最大值
u=Umsinωt
高中物理选修交变电流
28
0.0628V 线圈平面与磁场方向平行。
2. 如图所示：匝数为N、面积为S的矩形线圈在匀强磁场B中匀速转动，角速度为ω，求线 ω 圈从图示位置转过180度时间内的平均感应电动势。
.. . E平均 = 2NBS ω/π
高中物理选修交变电流
27
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解：电动势瞬时值的表达式为：
e=EmsinWt=400sin314t 电流峰值为：
Im=Em/R=400÷2000=0.2A
电流瞬时值的表达式为：
i=ImsinWt=2sin314t
高中物理选修交变电流
26
1. 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动。设线圈ab 边长为20cm，ad边长为10cm，磁感应强度 B=0.01T，线圈的转速n=50r/s，求：电动势的最大值及对应的线圈位置。
（3）电路上的电压按正弦规 uUmsint
律变化
电流 iImsin t 通过R时：
ui R ， U mImR.
高中物理选修交变电流
12
四、交流电的图像
从中性面开始计时
高中物理选修交变电流
13
如果从乙图开始计时：交流电图像如何画？
eEcost m 高中物理选修交变电流
14
从中性面开始计时磁通量变化图像如何？是正弦还是余弦图
A. T1时刻通过线圈的磁通量为零； B. T2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大； C. T3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最
大；
D. 每当e变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大。
答案： D
高中物理选修交变电流
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Em=NBSω
高中物理选修交变电流
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练习
一台发电机在产生正弦式电流。如果发电机电动势的峰值为 Em=400V，线圈匀速转动的角速度为ω=314rad/s，试写出电动势瞬时值的表达式。如果这个发电机的外电路只有电阻元件，总电阻为2000Ω，电路中电流的峰值是多少？写出电流瞬时值的表达式。