交變電流的產(chǎn)生

1、沬拉第為了電瑚感應(yīng)稈理越費(fèi)苦 但他井沒有將可且實(shí)際發(fā)電 的雄電機(jī)繼續(xù)下去， 世井不退-奄實(shí)用柱的_ _ _ - -_ .Jr L交變電流的產(chǎn)生選修3-2改變世界的交流電教研課題：課堂科學(xué)實(shí)踐與探究教學(xué)目的：由電磁感應(yīng)原理設(shè)想磁生電發(fā)電機(jī)方案并得出理想模型；觀察發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電信號(hào)特征，認(rèn)識(shí)并逐步探究交變電流的變化規(guī)律; 體驗(yàn)和實(shí)踐科學(xué)探索新事物的思維方法和過程，培養(yǎng)科學(xué)探究精神。準(zhǔn)備器材：大型演示示波器、發(fā)電機(jī)模型、蹄形磁鐵、線圈（帶電刷與不帶電刷） 演示電表（50微安J0402）、彈簧、小車、導(dǎo)線；多媒體展臺(tái)。教學(xué)過程:一、探究的歷史背景（3分鐘）一段動(dòng)畫演示，展示歐洲工業(yè)革命過程中物理規(guī)律的

2、實(shí)踐推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步的幾個(gè)標(biāo)志性事 件，一直到電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn)使人類進(jìn)入電氣化時(shí)代。演示結(jié)束后與學(xué)生整理科學(xué)發(fā)展過程。得出“理論規(guī)律+實(shí)用性實(shí)踐=推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步的力量”。開始思考磁生電發(fā)電機(jī)的探索。1L18世紀(jì)的歐洲* 哪些物理規(guī)律發(fā)現(xiàn)和實(shí)踐 推動(dòng)工業(yè)革命進(jìn)程？電力的使用讓人們受益，但卻苦于沒有有效的發(fā)電方法獲得持續(xù)可用的大電流。生活照明用電 和工業(yè)用電無法得到充分的供應(yīng)保障。但法拉第并沒有將發(fā)電機(jī)的研究進(jìn)行下去，在磁生電的 歷史上充滿了困難阻礙，直到 69年之后，才被世人接受。二、對(duì)磁生電發(fā)電機(jī)的探索之路（ 17分鐘）1一依據(jù)電璀第應(yīng)原理；2當(dāng)時(shí)乘杵下的宓煩署林； 左便利持繽的產(chǎn)生電流； 斗鼻方便易

3、行、實(shí)用H價(jià)的迭掙渲染歷史背景之后，激起磁生電可行方案的思考，并強(qiáng)調(diào)根據(jù)電磁感應(yīng)原理，在當(dāng)時(shí)的條件下，采用簡單的蹄形磁鐵（勻強(qiáng)磁場）和線圈（閉合回路）來構(gòu)想產(chǎn)生持續(xù)電流加以利 用的方法。禾U用磁鐵和線圈模型讓學(xué)生思考，同時(shí)復(fù)習(xí)上一章的知識(shí)。由學(xué)生提出，可以用線圈進(jìn)出磁場和線圈在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)的方法獲取電流。順著學(xué)生的思路，將方案實(shí)地實(shí)踐演示，過程中請(qǐng)學(xué)生配合并觀察比較，不斷地提出改進(jìn)方案如下：（1）線圈平動(dòng)一一線圈往復(fù)運(yùn)動(dòng)進(jìn)出磁場一一讓線圈放在小車上，使小車運(yùn)動(dòng)，減小摩擦，更多的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能（觀察電流計(jì)）（2）磁鐵平動(dòng) 動(dòng)線圈不如動(dòng)磁鐵 讓磁鐵懸掛在彈簧下方，使彈簧帶動(dòng)磁鐵往復(fù)進(jìn)出線圈，重力勢(shì)

4、能、彈性勢(shì)能、動(dòng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能（觀察電流計(jì)）（3）線圈轉(zhuǎn)動(dòng) 平動(dòng)不如轉(zhuǎn)動(dòng) 讓磁鐵不動(dòng)，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)起來，發(fā)現(xiàn)單方向不斷旋轉(zhuǎn)可以持續(xù)產(chǎn)生電流，但會(huì)使輸出導(dǎo)線纏繞，因此引入電刷的使用。轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，且轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力能源更為便利。（觀察示波器電信號(hào)）（觀察電信號(hào)波形情況，指出存在雜波這一現(xiàn)象是由于電刷的引入導(dǎo)致的，將在下節(jié)課學(xué)習(xí)自感時(shí)探究。）（4）磁體轉(zhuǎn)動(dòng)電刷使用不便，因此可用磁體轉(zhuǎn)動(dòng)線圈不動(dòng)來改進(jìn)用線吊起磁體利用彈性勢(shì)能使其轉(zhuǎn)動(dòng)。（觀察示波器電信號(hào)）很容易的獲取了電流持續(xù)穩(wěn)定電流且十分便利。線圈平動(dòng)磁體平動(dòng)磁體轉(zhuǎn)動(dòng)蕓于吧劇盼柞用？從卉at劇萬、實(shí)用扁析懺出譜搭歡更如通過對(duì)廉價(jià)實(shí)用、方便易行的考慮

5、選擇“旋轉(zhuǎn)磁極式”作為發(fā)電機(jī)的 最好方案。但“旋轉(zhuǎn)電樞式”也用在 小型發(fā)電中。但思考到電流是由線圈產(chǎn)生，我們?cè)诮酉聛淼奶骄恐袘?yīng)以線圈為研究 對(duì)象，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)情況如何產(chǎn)生相應(yīng)電 流是我們的研究內(nèi)容，因此我們將“線 圈轉(zhuǎn)動(dòng)”作為我們研究的理想模型。同時(shí)忽略次要因素將問題理想魏妊選廳I線圈固定、嵐體轉(zhuǎn)動(dòng)（漲轉(zhuǎn)磯輟式）理想精型爰il間聽的 fl曲沖化，認(rèn)為（1）勻強(qiáng)磁場B（ 2 ）矩形線圈abed（ 3 ）勻速轉(zhuǎn)動(dòng) w三、對(duì)產(chǎn)生的交變電流進(jìn)行探究（特殊位置15分鐘 瞬時(shí)值表達(dá)式10分鐘）1. 如啊FBiS產(chǎn)生的電琥；営的名早糾：2. 與1S定電澡址報(bào)，待它：3. 它的変4tift曙怔樣的爆楝：斗.iS種

6、特點(diǎn)能否*1用.它說于溫電叫?規(guī)律.幵始!圭現(xiàn)腫斷會(huì)雜蔽惋対斬爭物 的正確認(rèn)識(shí).交滾電的興妙先要七 N 竈 HP人興密受辰*購砲過程總理#我的人鶴播査斷n詩眸過程顯豪悵斟-發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電流隨時(shí)間不斷發(fā)生變化，因此定義出交變電流。問題隨之產(chǎn)生，交流電無 法得到世人認(rèn)同，人們依然堅(jiān)持使用恒定電流而主觀的排斥交流系統(tǒng)。交流電在今天被廣泛應(yīng) 用，其優(yōu)點(diǎn)必須在掌握了它的基本變化特點(diǎn)之后才能逐步弄清，因此利用新事物必須從客觀的認(rèn)清它開始?；氐目戏褐J電蒯M學(xué)杓思n卉進(jìn)讓佯事半功惟u 唱?jiǎng)颖譋數(shù)學(xué)表達(dá)式U二-rl + E由于交流電瞬時(shí)變化情況復(fù)雜，因采用怎樣的方法才能找到它的規(guī)律？科學(xué)的思維方法令人事半功倍

7、。通過回顧探究電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的規(guī)律時(shí)采用的方法，發(fā)現(xiàn)我們可以用“圖像法” “特 殊值” “數(shù)學(xué)表達(dá)式”，理論推導(dǎo)加上實(shí)踐檢驗(yàn)。今天我們?cè)俅斡眠@樣的思路來解決問題。在定義了坐標(biāo)系之后，我們開始尋找變化過程中的特殊值，通過再次觀察模型發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，尋找“電流為最大值、為零時(shí)線圈的位置”“一周中電流變化的次數(shù)”。開始學(xué)生無法看清, 要求學(xué)生歸納為科學(xué)描述語言。電流改變的位置” “轉(zhuǎn)動(dòng)一周電流的變化情況”因此教師開始放慢視頻，從逐幀中找到答案并再次仔細(xì)現(xiàn)察蚩電機(jī)產(chǎn)生的密ft電就, 你能找岀特建疽對(duì)應(yīng)的拉董碼？整理觀察所得，由電流為零處開始計(jì)時(shí)，確定特殊位置，并做出中性面的定義。并提問電 流反向的原因是什

8、么，為什么是正負(fù)兩個(gè)最大值位置？學(xué)生通過側(cè)視圖用右手定則分析電流方 向作出回答。.=lb 說 if rii Ad出1時(shí)申怪而“1）血正爾芮把特殊值描入坐標(biāo)中，并對(duì)其他瞬時(shí)時(shí)刻的規(guī)律作出猜想，因?yàn)橐呀?jīng)觀察過示波器波形， 學(xué)生很自然的認(rèn)為是正弦圖像規(guī)律變化。此時(shí)提出需要從理論角度證明，如果能推出順勢(shì)感應(yīng) 電流的表達(dá)式是i=Asint的形式就可以充分證明了。iiElslZzdZLLd1 9nk1丿rzziI：設(shè)置問題情境后讓學(xué)生開始推導(dǎo)，教師在黑板上一同分析，引導(dǎo)以下問題：（1）先求瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，再用歐姆定律求瞬時(shí)感應(yīng)電流。（2）瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)用的公式，以及此時(shí)的雙邊IR時(shí)感應(yīng)電逼I觸時(shí)IB應(yīng)電動(dòng)婷電 e = e*+fcd4 =- BiLkVsiinO=sin（W）e - BS uj sinuiL3TMIm嘴時(shí)!S應(yīng)電功第 e - n BS g fijfi帆撫IS宜電動(dòng)婷醴大值 Em nBS to嘖時(shí)samx皐應(yīng)電XHAttf在韋了立曲盹的按之阿，AKF來前學(xué)習(xí)申 震婦搏玄擁常交濫俎的苞ffl aw tt経直4）不斷優(yōu)化表達(dá)式的寫法，切割。（3）在瞬時(shí)切割情況下的速度與磁感線方向夾角從何而來（ 并找到最大值的表示式。在今天探究交變電流規(guī)律的基礎(chǔ)上，今后的學(xué)習(xí)中我們將繼續(xù)探索它的奧妙。設(shè)計(jì)反思：按照本人的特長設(shè)計(jì)本節(jié)課為科