交變電流教案課程

1、選修3-2§ 5.1交變電流教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能：(1)使學(xué)生理解交變電流的產(chǎn)生原理，知道什么是中性面。(2)掌握交變電流的變化規(guī)律及表示方法。(3)理解交變電流的瞬時(shí)值和最大值及中性面的準(zhǔn)確含義。過(guò)程與方法：(1)掌握描述物理量的三種基本方法(文字法、公式法、圖象法)。(2)培養(yǎng)學(xué)生觀察能力，空間想象能力以及將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖形的能力(3)培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)題的能力。情感、態(tài)度與價(jià)值觀：培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的思想教學(xué)重點(diǎn)：交變電流產(chǎn)生的物理過(guò)程的分析教學(xué)難點(diǎn)：交變電流的變化規(guī)律及應(yīng)用教學(xué)過(guò)程：新課導(dǎo)入:今天我們開(kāi)始學(xué)習(xí)交變電流，交變電流是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的進(jìn)一步延伸。新課教

2、學(xué)：（一）探究手搖交流發(fā)電機(jī)輸出電流的特點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)一：用手搖交流發(fā)電機(jī)對(duì)小燈泡供電現(xiàn)象：小燈泡一閃一閃地發(fā)光結(jié)論：電流的大小是周期變化的實(shí)驗(yàn)二：用手搖交流發(fā)電機(jī)對(duì)并聯(lián)的反向的發(fā)光二極管供電現(xiàn)象：兩個(gè)發(fā)光二極管輪流發(fā)光結(jié)論：電流的方向是周期變化的小結(jié)：手搖交流發(fā)電機(jī)的輸出電流的大小和方向都隨時(shí)間做周期性的變化。大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化白電流叫交變電流，簡(jiǎn)稱交流（A。方向不隨時(shí)間變化的電流稱為直流（DQ大小、方向均不隨時(shí)間變化的電流叫恒定電流。（二）探究交變電流的產(chǎn)生原理：交流發(fā)電機(jī)的構(gòu)造： 哪些邊切割磁感線？ （ ab和cd）問(wèn)題討論:(1)在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，哪個(gè)位置線圈中沒(méi)有電流，哪個(gè)位置線圈

3、中沒(méi)有電流，哪個(gè)位置線圈 中電流最大？物理學(xué)中把線圈平面垂直與磁感線的位置成為中性面。2、你能判斷出線圈從中性面開(kāi)始逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一周中，線框中電流方向的規(guī)律嗎？3、你能總結(jié)線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，電流的方向的變化規(guī)律嗎？線圈平面每經(jīng)過(guò)中性面時(shí)，感應(yīng)電流的方向就改變一次，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流的方向 改變兩次。4、你能定性的分析出線圈從中性面轉(zhuǎn)動(dòng)半周過(guò)程中電流的大小變化規(guī)律嗎？從中性面開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，電流從零逐漸變大到最大，再由最大減小到下一個(gè)中性面變?yōu)?零。(三)定量分析交變電流的變化規(guī)律：AB長(zhǎng)為L(zhǎng)i, BC長(zhǎng)為L(zhǎng)2,轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 BoAB邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：eAB nBL1vsin

4、AB邊的線速度：v- L2 , eAB nBL1 - L2 sin22當(dāng)線圈abcd經(jīng)過(guò)中性面時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，t, e nBS sin t Em sin tEm是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值，叫做峰值由于電動(dòng)勢(shì)按正弦規(guī)律變化，當(dāng)負(fù)載為電燈等用電器時(shí)，負(fù)載兩端的電壓u、通過(guò)的電流i ,也按正弦規(guī)律變化，u U m sin t, i 1m sin t這種按正弦函數(shù)規(guī)律變化的交變電流叫正弦式交變電流，簡(jiǎn)稱正弦式電流。思考：如果從線框平面與磁感線平行的位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，那么表達(dá)式如何？注意：兩個(gè)特殊位置的不同特點(diǎn)：(1)線圈平面與中性面重合時(shí)，S B, 最大，e 0, i 0,電流方向發(fā)生改變；(2)線圈平面與中性面垂

5、直時(shí)，S/B ,0, e最大，i最大，電流方向不變；正弦交變電流是一種最簡(jiǎn)單又最基本的交變電流，家庭電路的交變電流就是正弦交變電流。實(shí)際中應(yīng)用的交變電流，不只限于正弦交變電流，它們隨時(shí)間變化的規(guī)律是各種各樣的。例1、發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的按正弦規(guī)律變化的電動(dòng)勢(shì)最大值為311V,其線圈共100匝，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為100冗rad/s,從線圈經(jīng)過(guò)中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)。(1)寫(xiě)出當(dāng)時(shí)的瞬時(shí)表達(dá)式。(2)此發(fā)電機(jī)與外電路組成閉合電路時(shí)，總電阻為100Q,求t ，s時(shí)的電流。600(3)線圈轉(zhuǎn)過(guò)180。的過(guò)程中，電動(dòng)勢(shì)的平均值，電動(dòng)勢(shì)達(dá)到的最大值各是多少？(4)磁通量變化率的最大值是多少？解：(1)從中性面

6、開(kāi)始計(jì)時(shí)，e Em sin t 311sin100 t(V) e .一 1 一.(2) i 3.11sin100 t(A) , t s時(shí)，i 3.11sinA 1.56A ; R6006(3)線圈經(jīng)過(guò)180°過(guò)程中，磁通量變化2BS,此時(shí)，t T ,由法拉第2電磁感應(yīng)定律得這一過(guò)程中的平均電動(dòng)勢(shì)E n- ZnB S ,而Em nB S ,所以-2，人E Em=198 (V)當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí)，即在時(shí)刻t T 一時(shí)電動(dòng)勢(shì)最大，Em 311 (V) 42(4)電動(dòng)勢(shì)最大時(shí)，由法拉第電磁感應(yīng)定律可知磁通量的變化率也最大，1 1 一Em 311Wb/s 3.11Wb/s t n 100例2、一正弦交流發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)為e Em sin t ,若將此發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和磁場(chǎng)均增加一倍，試寫(xiě)出這時(shí)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式。解：e (nB S)sin t,當(dāng)轉(zhuǎn)速提高一倍時(shí)2 ,磁感應(yīng)強(qiáng)度增加一倍時(shí)B 2B ,所以Em 4Em, e 4EmSin2 t。小結(jié)：本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了以下幾個(gè)問(wèn)題：(1)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)