高二物理三相交变电流2

第三章 交变电流第2节 交变电流的描述一、周期和频率 1．周期交变电流完成一次周期性变化所需的时间，用T 表示，国际单位是秒． 2．频率交变电流在1 s 内完成周期性变化的次数，用f 表示，单位是赫兹，符号是Hz. 3．二者关系 T ＝1f 或f ＝1T.4．ω与f 的关系：ω＝2πf . 二、峰值和有效值 1．峰值(1)定义：交变电流的电流或电压所能达到的最大数值． (2)意义：用来表示电流的强弱或电压的高低．(3)应用：电容器所能承受的电压要高于(选填“高于”或“低于”)交流电压的峰值． 2．有效值(1)定义：让交流和恒定电流通过大小相同的电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的热量相等，这个恒定电流的电流、电压，叫作这个交流电的有效值．(2)定义方法：“有效”指的是电流在一个周期内的热效应(选填“化学效应”或“热效应”)相等． (3)应用：电气设备铭牌上标注的额定电压、额定电流都是有效值．交流电压表和交流电流表测量的也是有效值．以后提到的交变电流的数值，若没有特别说明，都指有效值．（4）．对有效值的理解(1)交变电流的有效值是根据电流的热效应来定义的．交变电流和恒定电流是一种等效替代关系． (2)理解交变电流的有效值要注意三同：电阻相同，时间相同，产生的热量相同．(3)在计算交变电流通过导体产生的热量和电功、电功率以及确定保险丝的熔断电流时，只能用交变电流的有效值．（5）．有效值的两种计算方法(1)若接正(余)弦规律变化的电流，可利用交变电流的有效值与峰值间的关系求解，即E ＝E m 2，U ＝U m2，I ＝I m2. (2)当电流是按非正(余)弦规律变化时，必须根据电流的热效应来求解有效值，且时间一般取一个周期．其具体做法是：假设让交变电流通过电阻R ，计算交变电流在一个周期内产生的热量Q (可分段计算)，其中热量Q 用相应的物理量的有效值表示(如Q ＝I 2Rt ，Q ＝U 2Rt )，进而求出相应的有效值． （6）．几种常见电流的有效值电流名称 电流图线有效值 正弦式 交变电流I ＝I m2正弦半 波电流I ＝I m 2正弦单向 脉冲电流 I ＝I m2矩形脉 冲电流 I ＝t 0T I m非对称性 交变电流I ＝12(I 21＋I 22) [特别提醒] (1)E ＝E m 2、I ＝I m2只适用于正弦式交变电流，对于按其他规律变化的交变电流，上述关系式一般不再适用．(2)对于非正弦式交变电流有效值的计算，时间一般选取一个周期．(3)凡涉及能量、电功以及电功率等物理量时均用有效值，在确定保险丝的熔断电流时也用有效值． 三、正弦式交变电流“四值”的对比物理含义 重要关系 适用情况 瞬时值交变电流某一时刻的值e ＝E m sin ωt i ＝I m sin ωt分析线圈某一时刻的受力情况最大值最大的瞬时值E m ＝nBSωI m ＝E mR ＋r确定用电器的耐压值有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流值E ＝E m2U ＝U m 2I ＝I m 2(1)计算与电流热效应相关的量(如功率、热量)(2)交流电表的测量值 (3)电气设备标注的额定电压、额定电流 (4)保险丝的熔断电流平均值交变电流图象中图线与时间轴所夹面积与时间的比值E ＝n ΔΦΔtI ＝ER ＋r 计算通过电路截面的电荷量[特别提醒](1)交变电流的平均值与对应的时间有关，不同时间内的平均值一般不同．(2)平均值是交变电流图象中图线与时间轴所夹面积与时间的比值，平均电动势可以用电磁感应定律计算，即E ＝n ΔΦΔt.【例题1】如图所示的电流i 通过一个R ＝1 Ω的电阻，它不是恒定电流．(1)计算通电1 s 内电阻R 中产生的热量； (2)计算该交流电的有效值．[思路点拨] (1)图中电流是正弦交变电流吗？ (2)计算有效值时，应注意什么？ [答案](1)2.8 J (2)1.67 A[解析](1)电流i 在1 s 内产生的热量Q ＝2I 21Rt 1＋2I 22Rt 2＝2×12×1×0.2 J ＋2×22×1×0.3 J ＝2.8 J. (2)由I 2Rt ＝Q 得电流I ＝Q Rt＝ 2.81×1A ≈1.67 A ， 即该交变电流的有效值为1.67 A.【例题2】 (多选)如图是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的( ) A ．周期是0.01 s B ．最大值是311 V C ．有效值是220 VD ．表达式为U ＝220sin 100πt (V)[思路点拨] 解答本题时可按以下思路分析： 交变电压的图象→横轴、纵轴的意义及函数表达式→正弦式交变电流有效值与最大值的关系[答案] BC[解析]由题图知：最大值U m ＝311 V ，且为正弦式交变电流，有效值U ＝U m2＝220 V ，周期T ＝0.02 s ，表达式U ＝311sin 100πt (V)，B 、C 选项正确．【例题3】 如图所示，线圈abcd 的面积是0.05 m 2，共100匝，线圈电阻为1 Ω，外接电阻R ＝9 Ω，匀强磁场的磁感应强度为B ＝1πT ，当线圈以300 r/min 的转速匀速转动时，求：(1)转动中感应电动势的最大值． (2)电路中交流电压表和电流表的示数．(3)线圈从图示位置转过90°的过程中通过电阻R 的电荷量． [思路点拨] (1)如何计算线圈在磁场中匀速转动时电动势的最大值？ (2)交流电压表和电流表的示数是有效值还是最大值？ (3)转过90°时磁通量的变化量是多少？ [答案](1)50 V (2)31.86 V 3.54 A (3)0.16 C [解析] (1)E m ＝NBSω＝100×1π×0.05×2π×30060 V ＝50 V .(2)电动势的有效值E ＝E m2＝25 2 V ≈35.4 V . 电流表示数I ＝ER ＋r≈3.54 A.电压表示数U ＝IR ＝3.54×9 V ＝31.86 V . (3)从图示位置转过90°的过程中，E ＝N ΔΦΔt，又因为I ＝ER ＋r， 所以q ＝I Δt ，解得q ＝N ΔΦR ＋r ＝NB ΔSR ＋r＝0.16 C.1．(多选)某正弦式交变电流的方向在1 s 内改变100次，则其周期T 和频率f 分别为( ) A ．T ＝0.01 s B ．T ＝0.02 s C ．f ＝100 HzD ．f ＝50 Hz2．下列提到的哪一个不是指交变电流的有效值( ) A ．交流电路中交流电压表的读数 B ．电工工具上标明的耐压数值 C ．保险丝的熔断电流D ．家用电器(如灯泡)上标明的额定电压值 3．下列提到的交流电，哪一个不是指有效值( ) A ．交流电压表读数 B ．保险丝熔断电流 C ．电容器击穿电压D ．220 V 交流电压4．关于交流电的有效值U 和最大值U m ，下列说法中正确的是( ) A ．任何形式的交流电都具有U ＝U m2的关系B ．只有正弦(或余弦)交流电才具有U ＝U m2的关系C ．照明电压220 V 、动力电压380 V 指的都是最大值D ．交流电压表和交流电流表测的都是最大值5.(多选)(2016·高考全国卷Ⅲ)如图，M 为半圆形导线框，圆心为O M ；N 是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为O N ；两导线框在同一竖直面(纸面)内；两圆弧半径相等；过直线O M O N 的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面．现使线框M 、N 在t ＝0时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面、且过O M 和O N 的轴，以相同的周期T 逆时针匀速转动，则( )A ．两导线框中均会产生正弦交流电B ．两导线框中感应电流的周期都等于TC ．在t ＝T8时，两导线框中产生的感应电动势相等D ．两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等6．(多选)如图甲所示为一交流电的电压随时间变化的图像，每个周期内，前二分之一周期电压恒定，后二分之一周期电压按正弦规律变化．若将此交流电接入如图乙所示的电路，电阻R 阻值为100 Ω，则( )甲 乙A ．理想电压表读数为100 VB ．理想电流表读数为0.75 AC ．电阻R 消耗的电功率为56 WD ．电阻R 在100 s 内产生的热量为5 625 J7．（多选）有一个电子器件，当其两端电压高于100 V 时则导通，等于或低于100 V 时则不导通，若把这个电子器件接到100 V 、50 Hz 的正弦交流电源上，这个电子器件将( )A ．不导通B ．每秒钟导通50次C ．每秒钟导通100次D ．每次导通时间为0.005 s8．（多选）一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，产生的感应电动势为e ＝2202sin 314t V ，则以下说法中正确的是( )A ．这个交流电动势的频率是50 HzB ．t ＝0时线圈平面恰与中性面重合C ．如果发电机功率足够大，它可使“220 V,110 W”的灯泡正常发光D ．用交流电压表测量时，示数为220 2 V9．（多选）图甲、乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示电压按正弦规律变化．下列说法正确的是( )A ．图甲表示交流电，图乙表示直流电B ．两种电压的有效值相等C ．图甲所示电压的有效值为220VD ．一个周期内两种电流的电压平均值相等10．（多选）如图所示，处在垂直纸面向外、磁感应强度大小为B 的匀强磁场中的矩形线框MNPQ ，以恒定的角速度ω绕对角线NQ 转动．已知MN 长为l 1，NP 长为l 2，线框电阻为R 0.在t ＝0时刻线框平面与纸面重合，下列说法正确的是( )A ．矩形线框产生的感应电动势的有效值为22Bl 1l 2ω B ．矩形线框转过半周时，通过线框的瞬时电流为零 C ．矩形线框转动一周时，通过线框的电荷量为Bl 1l 2RD ．矩形线框从图示位置转动半周过程中产生的热量为πB 2l 21l 22ω2R11.如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd 全部处于磁感应强度为B 的水平匀强磁场中，线框面积为S ，电阻为R .线框绕与cd 边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动，线框中感应电流的有效值I ＝________.线框从中性面开始转过π2的过程中，通过导线横截面的电荷量q ＝________.12．如图所示，一个半径为r 的单匝半圆形线圈，以直径ab 为轴匀速转动，转速为n ，ab 的左侧有垂直于纸面向里(与ab 垂直)的匀强磁场，磁感应强度为B ，M 和N 是两个集流环，负载电阻的阻值为R ，线圈、电流表和连接导线的电阻不计，求：(1)感应电动势的最大值；(2)从图示线圈平面与磁场垂直位置起转过90°的时间内，负载电阻上产生的热量； (3)从图示线圈平面与磁场垂直位置起转过90°的时间内，通过负载电阻的电荷量； (4)电流表的示数．1．【答案】：BD【解析】：由于正弦式交变电流每周期内方向改变两次，所以其频率为50 Hz ，由T ＝1f 得T ＝0.02 s.2．【答案】：B【解析】：电工工具上标明的耐压数值为最大值，交流电压表读数、保险丝熔断电流、平时常说的电压和电流、电器上标注的电压和电流都为有效值，故选B.3．【答案】：C【解析】：根据交流电有效值的定义及其理解，C 是交流电的峰值． 4．【答案】：B【解析】：电压、电流的有效值和峰值之间的2倍关系是仅限于正弦(或余弦)交流电而言的，所以A 是错误的，B 是正确的．在交流电的讲述中没有特殊说明情况下的电流和电压均指有效值，C 错误．交流电压表、电流表测的都是有效值，D 错误．5.【答案】：BC【解析】：本题中导线框的半径旋转切割磁感线时产生大小不变的感应电动势，故A 项错误；两导线框产生的感应电流的周期与线框转动周期相同，B 项正确；在t ＝T8时，两导线框切割磁感线的导线长度相同，且切割速度大小相等，故产生的感应电动势相等，均为E ＝12BR 2ω，C 项正确；两导线框中感应电流随时间变化的图象如图所示，故两导线框中感应电流的有效值不相等，D 项错误．6．【答案】：BD【解析】：根据电流的热效应，一个周期内产生的热量：Q ＝U 2RT ＝(100 V )2R·T 2＋⎝⎛⎭⎫502 V 2R·T2，解得U ＝75 V ，A 错误；电流表读数I ＝UR ＝0.75 A ，B 正确；电阻R 消耗的电功率P ＝I 2R ＝56.25 W ，C 错误；在100s 内产生的热量Q 热＝Pt ＝5 625 J ，D 正确．7．【答案】：CD【解析】：“100 V,50 Hz ”的正弦交流电源，其电压的最大值为100 2 V ，当电压的瞬时值为100 V 时，由100＝1002sin θ知在正半周有两个解，分别为θ＝45°和θ＝135°，可见交变电流每个周期内将有两次导通，每次导通时间为周期的14，选项C 、D 正确．8．【答案】：ABC【解析】：由e ＝2202sin 314t V ，说明从中性面位置开始计时，故B 对；而E m ＝220 2 V ，则E ＝220 V ，故交流电压表示数为220 V ，且可使灯泡正常发光，故C 对，D 错；由ω＝314 rad/s ，得T ＝2πω＝150s ，f ＝1T＝50 Hz ，故A 对．9．【答案】：CD【解析】：图甲、图乙均表示交流电，A 错误；图甲是正弦式交流电，有效值等于12×311 V ≈220V ，C 正确；图甲和图乙的有效值并不相同，B 错误；两种电流一个周期内的电压平均值都为零，D 正确．10．【答案】：ABD【解析】：矩形线框转动产生的正弦交流电的最大电动势E m ＝Bl 1l 2ω，有效值E ＝E m 2＝22Bl 1l 2ω，故A 正确；转过半周，此时线框平面与磁场垂直，磁通量最大，感应电动势为零，瞬时电流为零，B 正确；转过一周，通过横截面的电荷量为零，C 错误；线框从图示位置转过半周过程中产生的热量为Q ＝E 2Rt ＝⎝⎛⎭⎫22Bl 1l 2ω2R×πω＝πB 2l 21l 22ω2R，D 正确．11.【答案】：2BSω2R BSR【解析】：电动势的最大值E m ＝BSω，电动势的有效值E ＝E m 2，电流的有效值I ＝ER ＝2BSω2R .q ＝I Δt ＝E R Δt ＝ΔΦR Δt Δt ＝ΔΦR ＝BSR . 12．【答案】：(1)π2Bnr 2(2)π4B 2r 4n 8R (3)πBr 22R (4)π2r 2nB2R【解析】：(1)设线圈从题图所示位置绕轴匀速转动时，在电路中产生的交变电流方向为正方向，则所产生的交变电流图像如图所示．此交变电动势的最大值为E m ＝BSω＝B ·πr 22·2πn ＝π2Bnr 2(2)在线圈从题图所示位置转过90°的时间内，电动势的有效值为E ＝E m 2＝2π2Bnr 22负载电阻上产生的热量为Q ＝⎝⎛⎭⎫E R 2R ·T 4＝π4B 2r 4n 8R(3)在线圈从题图所示位置转过90°的时间内，电动势的平均值为E ＝ΔΦΔt通过负载电阻的电荷量q ＝I ·Δt ＝ER ·Δt ＝ΔΦR ＝πBr 22R(4)设此交变电动势在一个周期内的有效值为E ′，由有效值的定义得⎝⎛⎭⎫E m 22R ·T 2＝E ′2R T ，解得E ′＝E m2. 故电流表的示数为I ＝E ′R ＝π2r 2nB2R .。

第五章交变电流5.1交变电流一、直流电(DC) 电流方向不随时间而改变交变电流(AC) 大小和方向都随时间做周期性变化的电流交流发电机模型的原理简图二、交变电流的产生中性面线圈平面与磁感线垂直的位置叫做中性面（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，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）e 为电动势在时刻t 的瞬时值，Em 为电动势的最大值（峰值）．四、交流电的图像五、交变电流的种类课堂练习5.2《描述交变电流的物理量》复习回顾(一)交变电流：大小和方向随时间做周期性变化的电流;简称交流。

其中按正弦规律变化的交流电叫正弦交流电。

(二)正弦交流电的产生及变化规律1、产生：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，产生正弦交流电。

2、中性面：跟磁场方向垂直的平面叫做中性面。

这一位置穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率为零，线圈中无感应电动势。

3、规律：瞬时值表达式：从中性面开始计时一、周期和频率物理意义：表示交流电变化的快慢1、周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间。

2、频率：交变电流一秒内完成周期性变化的次数。

角频率：线圈在磁场中转动的角速度二、峰值和有效值3.有效值定义：E、U、I根据电流的热效应来规定，让交流与直流分别通过相同的电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的热量相等，就把这个直流的数值叫做这个交流的有效值。

4. 正弦交流电的有效值与最大值的关系：说明：A 、以上关系式只适用于正弦或余弦交流电；B 、交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值；C 、交流电流表和交流电压表的读数是有效值D 、对于交流电若没有特殊说明的均指有效值注意：峰值（最大值）、有效值、 平均值在应用上的区别。

1、在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。

三相交变电流教学目的1 •使学生了解三相交流电的产生及其特点.2 •使学生了解三相交流电路的连接方法. 教具单相交流电的产生示教模型；三相交流发电机模型；灵敏电流计；交流电压表；三相电路示教板；电池；小灯泡；安培表；伏特表等. 教学过程一、复习单相交流电的产生出示单相交流电的产生示教模型，依据模型简述交流电的产生及交流电的特点.提冋：1•在交流电产生的过程中，矩形线圈转到什么位置时线圈中的电流最大？什么位置电流为零？（线圈平面平行磁感线：中性面）2.两个完全相同的交流发电机，其矩形线圈也以相同的转速匀速转动，那么这两个发电机所产生的交变电动势有何异同？（交变电动势的频率、最大值相同；达到最大值时刻不同）3.如果把三个相同的矩形线圈固定在同一轴上，并使之在匀强磁场中转动，这三个线圈是否都产生电动势？为什么？（产生，穿过每个线圈回路的磁通量都发生变化）二、新课教学1.三相交流电的产生.利用“提问3”引入新课・出示三相交流模型发电机，简介其构造后, 演示三相交变电流的产生：将三个灵敏电流计分别接到发电机的三个线圈上，摇动发电机的线圈，三个灵敏电流计都将摆动.归纳实验现象说明：三个线圈均能产生交变电动势（电流计指针来回摆动）.引导学生比较单、三相交流发电机的异同.（1 ）单相交流发电机和三相交流发电机.单相发电机：只有一个线圈，产生一个交变电动势.三相发电机：有三个互成120°的线圈，产生三个交变电动势.每个线圈产生交变电动势的原理跟单相发电机的原理相同.（2）三相交变电流的特点.重做三相交变电流产生的演示实验，摇动线圈尽量均匀.让学生仔细观察三个电流计指针摆动的情况，并让学生思考：三个电流计指针摆动情况有何异同？它们所反映的三个交变电动势有何异同？引导学生分析：三个交变电动势的频率相同、最大值相同、达到最大值的时刻依次落后三分之一周期的原因.（3）三相交变电流的图象.先依据单相交变电流的图象画出A相交变电动势的图象，然后让学生运用数学知识，在同一坐标系中绘岀落后丄和2周期3 3的B和C相交变电动势的图象.图象直观地表达了三相交变电流各相电动势的异同.(4)三相交变电流的供电.依据教材图18-22所示的电路介绍三相六线制供电电路•该电路使三相交流电成为三个独立的电源给各自的负载供电，显示不出三相交流电供电的优越性•实际供电中是用四条或三条导线供电.2.星形连接.由三相六线供电演变为三相四线供电，需要帮助学生解决以下问题: 三相交流电使用公共的中线时，各相电流怎样形成通路？各相之间会不会产生相互影响的现象？为此，增加以下的演示实验.按图1组成电路(制成示教板).图中①〜⑧均为香蕉插头的插空，接线£B2的两端均有香蕉插头.接通电路使灯泡正常发光.在接电路的情况下，用带插头的导线连接A1A2、B.B,，此过程中灯泡仍正常发光，且电流表读数不变.最后拆除4B,，灯泡仍正常发光，且先后开关电键％、K2都能分别控制电路的通断.实验说明两个电路公用一根导线，每个电路仍然是独立的，互不影响.(1)星形连接(符号：丫，亦称Y形接法).根据演示实验，引入星形连接电路.出示三相电路示教板，并按图 2 组成电路，演示三相四线供电电路.电源用三相交变电流模型发电机，或用三相变压器.分别开关电键K i、K2、K3,三相负载均能独立工作，并不影响其它两相.(2)火线和零线.火线：亦称相线•能使试电笔的氖泡发光•从每个线圈始端引出的导线.零线：亦称中性线，从三个线圈末端公共点引出的导线通常是接地的•不能使试电笔的氖泡发光.演示：用试电笔区分交流市电的火线与零线.（3）相电压与线电压.相电压：每个线圈两端的电压.线电压：两条相线间的电压.演示实验：验证相、线电压的关系.利用三相电路演示实验装置.用两个示教交流电压表同时测相、线电压的值，它们的值符合：%5相例题交流市电电压为220V,它是三相四线供电制一相的相电压，那么，交流市电的线电压是多少伏？=V3U^ =381V）.（利用演示实验说明三相三线供电制的可能性及其供电条件•实验仍用三相电路示教板，但需三相负载相同，并在中性线上串联一个交流电流表•当三相同时供电时，电流表的读数为零•实验说明三相负载平衡时，中性线上无电流，可以去掉.3•三角形连接•（符号是△）接法：发电机的三个线圈始端和末端依次相连.特点：U线=5目•三、作业课外作业：用试电笔（最好自制）区分家中插座的零、火线并检查开关是否接在火线上.教学分析本节教材虽非重点内容，但三相交流电在日常生活用电和工农业生产用电中被普遍地采用，使学生了解一些三相交流电的常识是很必要的•三相交流电是三个相位不同的交流电源组合供电，这跟学生习惯的单个电源独立供电的情况不同，使学生在学习这些知识时遇到困难•几个独立电路公用一段输电线，各电路之间是否产生相互影响？通过公共输电线的电流跟各独立电路的电流有什么关系？理解这些问题要以叠加原理为基础.学生尚不具备这些基础知识，所以在教学中通过实验说明几个电路公用一段输电线不会产生相互影响，彼此仍然是独立的.同时, 实验也能给学生以感性认识，以便理解叠加原理.相电压与线电压的关系，可用数学方法予以证明，但要涉及三相交变电流的瞬时值表达式•教材本身没有介绍三相交变电流的瞬时值，所以教学中就利用实验结果，给出了星形接法的线、相电压的关系：资料三相四线制线电压与相电压的关系.设：三相交变电流A相的瞬时值为U A=U m Sin®t则B、C两相电压分别为:2u B= U m sin〔①;4 比=sin(©t - - K)由于A、B、C三相尾端相接，则A、B两相线间的线电压：u AB=u A-u B, 所以：=U a m«t-U M an (①t-| 巧1 1—Um * 2 • cos(① t-三兀)• sin-①t-g 兀)= ^5U a an(C0t + ^X)比较u AB和u A,可知线电压最大值是相电压最大值的⑴倍，则有效值必为’ U线相。

交变电流知识元交变电流知识讲解交变电流1．交变电流定义：电流方向随时间做周期性变化的电流称为交变电流，简称交流（AC）．与直流电相比，交流电有许多优点，如：可以利用变压器升高或降低电压，利于长途传输；可以驱动结构简单，运行可靠的感应电动机．2．直流：方向不随时间而变化的电流。

交变电流的产生图1是交流发电机的简图，根据图1可知（1）甲、丙位置时线圈中没有电流，乙、丁位置时线圈中电流最大。

（2）甲→乙→丙电流方向为DCBA，丙→丁→甲电流方向为ABCD，在甲、丙位置电流改变方向。

（3）结论：线圈每转一周，电流方向改变两次，电流方向改变的时刻也就是线圈中无电流的时刻(或者说磁通量最大的时刻)，如图中甲、丙位置，我们把线圈平面垂直于磁感线时的位置叫作中性面。

正弦式电流表达式的推导设线圈从中性面以角速度ω开始转动，经时间t，线圈转过θ=ωt，此时V与B夹角也为θ，令ab=dc=L，ad=bc=L′，则线圈面积S=LL′。

此时，ab与dc边产生的电动势大小均为BLV sinωt，整个线圈中产生的瞬时电动势大小为：e=2BLV sinωt，又，故有令E m=BωS有：e=E m sinωt（E m为最大值）若电路总电阻为R，则瞬时电流为：交变电流图象1．正弦交流电图象2．其他交流电图象例题精讲交变电流例1.一交流电流的图象如图所示，由图可知（）A．用电流表测该电流，其示数为10 AB．该交流电流的频率为0.01HzC．该交流电流通过10Ω电阻时，电阻消耗的电功率为1000WD．该交流电流即时值表达式为i=10sin628tA例2.如图甲所示，将阻值为R=5Ω的电阻接到内阻不计的正弦交变电源上，电流随时间变化的规律如图乙所示，电流表串联在电路中测量电流的大小．对此，下列说法正确的是（）A．电阻R两端电压变化规律的函数表达式为u=2.5sin（200πt）VB．电阻R消耗的电功率为1.25WC．如图丙所示，若此交变电流由一矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生，当线圈的转速提升一倍时，电流表的示数为1AD．这一交变电流与图丁所示电流比较，其有效值之比为例3.一个闭合矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，产生的感应电流如图所示．由该图可得出的正确判断是（）A．0.01s时，线圈平面处于中性面位置B．0.02s时，线圈平面与磁感线平行C．该交变电流的频率为50HzD．1s内电流的方向变化50次例4.某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生交变电流的图象如图所示，由图中信息可以判断（）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最大C．从A～D时刻线圈转过的角度为2πD．若从O～D时刻历时0.02s，则在1s内交变电流的方向改变100次例5.如图1所示，在匀强磁场中，有一匝数为10匝的矩形金属线圈两次分别以不同的转速绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图2中曲线a、b所示，则下列说法中不正确的是（）A．曲线a、b对应的线圈转速之比为2：3B．曲线a、b对应的t=6×10-2s时刻线圈平面均与中性面重合C．曲线b对应的t=0时刻穿过线圈磁通量为WbD．曲线b对应的交变电动势有效值为10V例6.图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为交流电流表．线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示，以下判断正确的是（）A．电流表的示数为10 AB．线圈转动的角速度为100πrad/sC．0.01s时线圈平面与磁场方向平行D．0.02s时电阻R中电流的方向自右向左例7.闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，转速为240r/min，若线圈平面转至与磁场方向平行时的电动势2V，则从中性面开始计时，所产生的交流电动势的表达式为e=___________V，电动势的峰值为___V，从中性面起经s，交流电动势的大小为___V。

思维方法重点难点教学重点通过实验探究交变电流，让学生理解和掌握交变电流的产生过程及其变化规律。

教学难点在定量探究交变电流规律的过程中，培养学生发现问题、解决问题的能力。

教学思路重点突出，难点突破：通过矩形线圈在匀强磁场中匀速转动一周的演示，立体图结合侧视图分析，使学生理解交变电流产生的原理和方向变化特点。

推导瞬时电动势大小时，通过侧视图分析线圈运动方向与磁场方向之间的关系，利用导体切割磁感线方法来处理，使问题容易理解。

教学过程创设情境，导入新课实验：学生电源交流档与电流传感器组成回路，使学生认识交变电流交变电流的产生下面我们来详细了解一下实验室常见的手摇发电机的基本构造（多媒体投影结构图如图所示）．师：磁极N与S间提供近似的匀强磁场，线框的ab边穿过圆环k 但不接触，与圆环l相连接，cd边跟圆环k相连接，AB是金属制成的电刷，分别压在两个圆环kl上，可以保证线圈在转动时通过圆环和电刷始终与外电路的连接，摇动手柄通过转轮，皮带带动线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴转动师：工业上在产品设计出来之后，对产品的性能特点必须全面了解。

为了更好地利用这台发电机发出来的电，我们需要进一步研究这种电流的产生过程，弄清电流大小、方向分别是如何变化的．师：要研究电流的大小是如何变化的，我们需要什么理论工具？生：法拉第电磁感应定律．师：要研究电流的方向是如何变化的，我们需要什么理论工具？生：楞次定律，右手定则．师：为了简单起见，我们将线圈简化为单匝线圈，且为了更好地帮助大家建构线圈在磁场中的转动情景，我这里呈现了一个模型教具，可以直观地展示线圈的转动情况．为了便于解决问题，我们常常通过视角转换的方式将立体图转换为平面图。

交流发电机一个周期内转动过程的示意图如图所示．请同学们把这几幅立体图转化为平面图，并结合平面图分析这几个特殊位置有什么特点，填入表格．生：绘制平面图并填写教师课前设计好的表格，结束后相互讨论交流，达成共识．结果如图及表所示．特殊位置甲乙丙丁甲磁通量最大0最大0 最大感应电动势0最大0 最大0感应电流0最大0 最大0ab边感应电流方向无b-a 无a-b 无师：假设ab边电流从b流向a的方向为正，反之为负，在横坐标轴上标出线圈到达甲、乙、丙、丁、甲几个位置时对应的时刻,大致画出磁通量随时间变化的曲线，以及感应电流随时间变化的曲线。

三相交变电流-人教版选修2-1教案知识点梳理三相交变电流的概念三相交变电流是指三相电源（三个电压相差120度的正弦交流电）输出的电力。

它在现代电力线路中被广泛应用，因其能够降低输电线路的损耗和成本。

基本原理三相交变电流是三个单相电流的矢量和，它们的大小相等，与角度相差120度。

当三相电源接到三相负载电路上时，三相之间会产生磁场，峰值大小与线电压和负载电流有关。

根据洛伦兹力原理，电流通过导体时，会在导体周围产生磁场，进而产生力的作用。

三相交变电流的特点与单相交流电相比，三相电有以下显着特点：•均匀的输出功率。

由于三相电源的输出是平衡的，因此输出功率可以更均匀地分配到三相负载上，不会因为某个相的过载而导致整个系统的停摆。

•波形更加稳定。

三相电在一个完整的周期内，三个相之间的电压和电流相对稳定，因此波形更加平滑，对传输线路的干扰也比单相电小。

•高效的能源传输。

三相电在输送过程中，电压较高，电流较小，导致输送过程中能量的损耗更小。

学习目标通过本次课程的学习，学生应该能够：•理解三相交变电流的概念，了解其在现代电力工程中的应用。

•掌握三相交变电流的基本原理，包括三相磁场产生，电流产生的力学作用等。

•熟悉三相交变电流的特点，包括均匀输出功率、波形稳定、能源传输高效等。

学习重点和难点学习重点：•了解三相交变电流在现代电力工程中的应用。

•掌握三相交变电流的基本原理。

学习难点：•熟悉三相交变电流的特点。

教学过程步骤一：导入通过模拟电力输电过程，引导学生了解三相交变电流的基本概念和应用。

步骤二：讲解详细解释三相交变电流是什么，以及其在电力工程中的应用；然后讲授三相交变电流的基本原理。

步骤三：演示通过电路板和模拟电路演示三相交变电流在不同负载条件下的变化。

步骤四：练习根据教师提供的样例题目，学生自行计算三相交变电流中的电压、电流等关键参数。

步骤五：总结带领学生回顾本次课程的关键点，加深学生对三相交变电流的理解。

总结三相交变电流是一个在现代电力工程中重要的概念。

三相交变电流_高二物理教案.doc活实际中应用广泛，所以其基本常识应让每个学生了解．教法建议1、在介绍三相交变电流的产生时，除课本中提供的插图外，教师可以再找一些图片或模型，使学生明白，三个相同的线圈同时在同一磁场中转动，产生三相交变电流，它们依次落后1／3周期．三相交变电流就是三个相同的交变电流，它们具有相同的最大值、周期、频率．每一个交变电流是一个单相电．2、要让学生知道，三个线圈相互独立，每一个都可以相当于一个独立的电源单独供电．由于三个线圈平面依次相差120o 角．它们达到最大值（或零）的时间就依次相差1／3周期．用挂图配合三相电机的模型演示，效果很好．让三个线圈通过星形连接或三角形连接后对外供电，一方面比用三个交变电流单独供电大大节省了线路的材料，另一方面，可同时提供两种不同电压值的交变电流．教师应组织学生观察生活实际中的交变电流的连接方式，理解课本中所介绍的三相电的连接．教学设计方案三相交变电流教学目的１、知道三相交变电流的产生及特点．２、知道星形接法、三角形接法和相电压、线电压知识．教具：演示用交流发电机教学过程：一、引入新课本章前面学习了一个线圈在磁场中转动，电路中产生交变电流的变化规律．如果三组互成120°角的线圈在磁场中转动，三组线圈产生三个交变电流．这就是我们今天要学习的三相交变电流．板书：第六节三相交变电流二、进行新课演示单相交流发电机模型：只有一个线圈在磁场中转动，电路中只产生一个交变电动势，这样的发电机叫单相交流发电机．它发出的电流叫单相交变电流．演示：三相交流发电机模型，提出研究三相交变电流的产生．板书：一、三相交变电流的产生１、三相交变电流的产生：互成120°角的线圈在磁场中转动，三组线圈各自产生交变电流２、三相交变电流的特点：最大值和周期是相同的．板书：三组线圈到达最大值(或零值)的时间依次落后1/3周期我们还可以用图像描述三相交变电流板书：三相交变电流的图像三组线圈产生三相交变电流可对三组负载供电，那么三组线圈和三个负载是怎样连接的呢？板书：二、星形连接和三角形连接1、星形连接说明：在实际应用中，三相发电机和负载并不用６条导线连接，而是把线圈末端和负载之间用一条导线连接，这就是我们要学习的星形连接①把线圈末端和负载之间用一条导线连接的方法叫星形连接（符号Ｙ）②端线、火线和中性线、零线从每个线圈始端引出的导线叫端线，也叫相线，在照明电路里俗称火线．从公共点引出的导线叫中性线，照明电路中，中性线是接地的叫做零线．③相电压和线电压端线和中性线之间的电压叫做相电压两条端线之间的电压叫做线电压．我国日常电路中，相电压是220Ｖ、线电压是380Ｖ2、三角形连接①把发电机的三个线圈始端和末端依次相连的方式叫三角板连接（符号△）②相电压和线电压两条端线之间的电压就是其中一个线圈的相电压，所以三角形连接中相电压等于线电压．三相交流电动机常见故障及处理-[摘要]三相交流异步电动机是生产中最常见的电气设备，在油田电网中占据动力负载很大部分，中石化西南局临盘钻井公司有许多电动机处于长时间运转和搬迁，现在经常会出现一些问题和故障，本文介绍三相交流电动机常见故障，并对这些故障进行了分析研究，总结了故障产生的原因及处理方法。