高中物理第二章交变电流第一节认识交变电流粤教版选修3

2．交流发电机原理． 矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转 动，产生交变电流．交变电流的大小和方向分别由法拉 第电磁感应定律和楞次定律来确定． 3．中性面． (1)定义：线圈平面垂直于磁感线的位置叫作中性面． (2)中性面的性质特点．
①线圈平面经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大， 但磁通量的变化率为零，线圈中的电动势为零，感应电 流为零．
可知图示位置 ab 边向右运动切割磁感线，由右手定 则可知，图示位置 ab 边的感应电流方向为 a→b，故 C 正 确；线圈平面与磁场方向平行时，磁通量为零，磁通量变 化率最大，故 D 错误．
答案：AC
1．如图所示，矩形闭合线圈 ABCD 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，当线 圈平面转到与磁场方向垂直的位置时( )
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．
判断正误
(1) 只 要 闭 合 线 圈 在 磁 场 中 转 动 就 会 产 生 交 变 电 流．(×)
(2)矩形闭合线圈绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动， 当线圈与磁感线平行时，磁通量最小，电动势最大．(√)
小试身手
B．当线圈转到图乙的位置时，线圈中的电流方向为 a→b→c→d
C．当线圈转到图丙的位置时，线圈中的电流方向为 d→c→b→a
D．当线圈转到图丁的位置时，线圈中的电流方向为 a→b→c→d
解析：甲、丙图中，ab 和 cd 边运动方向与磁感线方 向平行，不切割磁感线，所以没有电流产生，故 A、C 错 误；当线圈转到图乙的位置再运动时，通过线圈的磁通量 变大，根据电磁感应定律，可知产生的感应磁场的方向与 原磁场方向相反，再根据右手定则可以判断电流方向为： a→b→c→d，故 B 正确；
[典例❶] (多选)如图所示为Fra bibliotek示交变电流产生的装置 图，关于这个实验，正确的说法是( )
A．线圈每转动一周，指针左右摆动一次 B．图示位置为中性面，线圈中无感应电流 C．图示位置 ab 边的感应电流方向为 a→b D．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零
解析：线圈在磁场中匀速转动时，在电路中产生周期 性变化的交变电流，线圈经过中性面电流改变方向，线圈 每转动一周，有两次通过中性面，电流方向改变两次，指 针左右摆动一次，故 A 正确；图示位置线圈与磁场平行， 垂直于中性面，线圈中感应电流出现最大值，故 B 错误； 根据线圈转动方向，
交变电流的产生过程分析． 如图所示，线圈沿逆时针方向转动．
图中(a)、(c)、(e)所示的位置，线圈平面垂直于磁感 线，各边都不切割磁感线，线圈中不产生感应电动势， 也没有感应电流，这样的位置叫中性面．
图中(b)、(d)所示的位置，线圈平面与磁场方向平行， ab、cd 两边垂直切割磁感线，此时线圈中的感应电动势 和感应电流达到最大值．其中图(b)的电流沿 abcd 流动， 图(d)的电流沿 dcba 流动．
解析：交流电是指电流的方向发生变化的电流，电流 的大小是否变化对其没有影响，电流的方向变化的是 A、 B、C，是交流电，D 是直流电，故选 D.
答案：D
知识点二 交变电流的产生
提炼知识 1．交变电流的产生． 交变电流是由交流发电机产生的，交流发电机的最 基本结构是线圈和磁极．线圈可绕中心轴转动，如图所 示．
A．穿过线圈的磁通量最小 B．线圈中的感应电流为零 C．线圈中的感应电动势最大 D．AB 边所受的安培力最大 解析：线圈平面转到与磁场方向垂直的位置叫中性
面，线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量
的变化率为零：
也就是感应电动势最小，感应电流最小，且为 0，所 以 AB 边所受的安培力最小．因此选 B.
答案：ABD
拓展一 交变电流的产生过程
把两个发光时颜色不同的发光二极管并联，注意使 两者正负极的方向不同，然后连接到教学用的发电机的 两端(如图)．转动手柄，两个磁极之间的线圈随着转动， 观察发光二极管的发光情况．实验现象说明了什么？
提示：可以观察到两个发光二极管交替发光，该实验 说明了发电机产生的电流的方向随时间变化，不是直流 电，是交变电流．
2．(多选)矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向 的轴匀速转动( )
A．在中性面时，通过线圈的磁通量最大 B．在中性面时，感应电动势为零 C．穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势也为零 D．线圈每通过一次中性面，电流方向改变一次
解析：中性面是线圈在磁场中运动但不产生感应电动 势的位置，此时线圈的每一条边都不切割磁感线，必定是 线圈平面与磁感线垂直，穿过线圈的磁通量最大．
知识点一 交变电流
提炼知识 1．交流与直流． (1)交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的 电流，叫作交变电流，简称交流． (2)恒定电流：强弱和方向都不随时间变化的电流， 叫作恒定电流，简称直流．
特别说明：大小不变、方向改变或大小和方向都改变 的电流都属于交变电流；而大小改变、方向不变的电流不 属于交变电流；交变电流的典型特征是电流方向发生变 化．
第二章 交变电流
第一节 认识交变电流
学习目标
1. 知道交变电流和恒定 电流. 2. 知道交流发电机的构 造，理解交变电流产生 的原理. 3. 理解中性面的概念．
重点 难点
重点难点
1.知道什么是交变电流. 2. 掌握交变电流的产生 和特点．
1.理解线圈平面处于中性 面时的特征. 2.交变电流产生的过程分 析.
答案：B
2．如图是交流发电机的示意图．线圈 abcd 在磁场中 匀速转动产生交流电．线圈的 ab 边和 cd 边连在两个金属 滑环上，两个滑环通过金属片做的电刷和外电路相连．当 线圈沿逆时针方向转动时，关于电流方向以下判断正确 的是( )
A．当线圈转到图甲的位置时，线圈中的电流方向为 d→c→b→a
2．交变电流的图象． 波形图：电流或电压随时间变化的图象叫作波形 图．通常用示波器来观察波形图．
判断正误
(1) 大 小 随 时 间 做 周 期 性 变 化 的 电 流 一 定 是 交 变 电 流．(×)
(2)只有按正弦规律变化的电流才是交变电流．(×)
小试身手 1．如图所示，图象中不属于交流电的有( )