《交變電流》導(dǎo)學(xué)案

1、也第五章交變電流匸1V章首情景導(dǎo)航現(xiàn)代都市之夜，華燈齊放，流光溢彩。街道上，車水馬龍，路燈、車燈、霓虹燈、交通信號燈匯成一條條彩虹。住宅區(qū)里，萬家燈火，電視機(jī)播放著精彩的節(jié)目，空調(diào)機(jī)營造著溫度適宜的環(huán)境，電冰箱制岀沁人心脾的冷 飲，洗衣機(jī)在工作，而你在休息這一切，幾乎都離不開交變電流，即使某些設(shè)備使用直流，但往往也是由交 變電流轉(zhuǎn)換的。那么，交變電流是如何產(chǎn)生的呢？課時5.1交變電流”課程學(xué)習(xí)目標(biāo)1. 知道交變電流，能區(qū)分直流和交變電流。2. 分析線圈轉(zhuǎn)動一周過程中電動勢和電流方向的變化，能對交變電流的產(chǎn)生有比較清楚的認(rèn)識，了解中性面的概念。3. 知道正弦式交變電流的圖象描述。4. 知道正弦式

2、交變電動勢、電壓、電流的瞬時值表達(dá)式，理解峰值的意義。*譏系出化，A 期4L杞 豹識徉系梳理1.交變電流交變電流(AC)：大小和方向隨時間做周期性變化的電流,簡稱交流。直流(DC): 方向 不隨時間變化的電流2交變電流的產(chǎn)生產(chǎn)生原理：在勻強(qiáng)磁場中，矩形線圈繞在線圈平面內(nèi)且垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動，如圖所示，線圈中就會產(chǎn)生正弦交變 電流(2)中性面：線圈平面與磁場 垂直 的位置3.交變電流的變化規(guī)律(1)正弦式交變電流定義:按正弦規(guī)律變化的交變電流，簡稱正弦式電流圖象函數(shù)和圖象函數(shù)瞬時電動勢： e=E msin «t瞬時電壓： u=U mSin 3t瞬時電流：i=I m sin wt注

3、:表達(dá)式中Em、Um、|m分別是電動勢、電壓、電流的卜計峰值，而e、U、i則是這幾個量的 瞬時值 。(2)其他交變電流主題1:交變電流(1)判斷是直流電流還是交變電流的依據(jù)是什么(2)如圖所示，把兩個發(fā)光顏色不同的發(fā)光二極管并聯(lián)(兩者正負(fù)極的方向相反)，然后連接到教學(xué)用發(fā)電機(jī)的兩端。轉(zhuǎn)動手柄，兩個磁極之間的線圈隨著轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動手柄的速度從慢到快，同時觀察發(fā)光二極管的發(fā)光情況。本實驗中，接入兩個正負(fù)極方向相反的發(fā)光二極管能起什么作用主題2:交變電流的產(chǎn)生如圖所示，當(dāng)線圈轉(zhuǎn)動時，電流表的指針會左右擺動，表明流過電流表的電流方向是變化的。(1) 圖示中線圈轉(zhuǎn)到什么位置時，線圈中電流方向會發(fā)生改變 ？線

4、圈轉(zhuǎn)動一周，電流方向會改變幾次?(2) 線圈轉(zhuǎn)到什么位置沒有電流？(3)線圈轉(zhuǎn)到什么位置電流最大？主題3:交變電流的變化規(guī)律(重點探究)中性向如圖所示，已知面積為S的單匝線圈abed在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞中心軸從中性面開始轉(zhuǎn)動 角速度為3。(1) 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律推導(dǎo)一下線圈感應(yīng)電動勢e隨時間變化的表達(dá)式。，如圖所示。那么這個圖象的形狀(2) 正弦交變電流或電壓隨時間的變化情況也可以從圖象上表示出來是怎樣的？根據(jù)圖象我們可以獲取哪些信息計時起點不一樣，圖象的形狀一樣嗎？3.如圖所示，一單匝閉合線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動過程中線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的瞬時值

5、為 e=0.5sin 20 t (V),由該表達(dá)式可推出的物理量是()。A. 勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B. 線框的面積C. 穿過線框的磁通量的最大值D. 線框轉(zhuǎn)動的角速度律如圖所示，下列結(jié)論正確的是()。A. 在t=0.1 s和t=0.3 s時，電動勢最大B. 在t=0.2 s和t=0.4 s時,電動勢方向發(fā)生改變C. 電動勢的最大值是157 VD. 在t=0.4 s時，磁通量變化率最大，其值為3.14 Wb/s護(hù) If A-4&* 41 命債全新視角拓屈拓展一、交變電流峰值和瞬時值的計算N 卜 X1.有一個10匝正方形線框，邊長為20 cm，線框總電阻為1 ，線框繞轉(zhuǎn)動，如圖所示，垂直于

6、線框平面向里的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5 T00'軸以10 n rad/s的角速度勻速以線框轉(zhuǎn)至圖中位置時開始計時，(1) 該線框產(chǎn)生的交變電流的電動勢最大值、電流最大值分別是多少(2) 感應(yīng)電動勢隨時間變化的表達(dá)式是怎樣的？拓展二、交變電流平均值的計算2.IR如圖所示，勻強(qiáng)磁場B=0.1 T,所用矩形線圈的匝數(shù) N=100,邊長lab =0.2 m,lbc=0.5 m,線圈總電阻為R=100 Q,線圈以角速度 3 = 00n rad/s繞00'軸勻速轉(zhuǎn)動。試求當(dāng)線圈平面從圖示位置(與中性面垂直)轉(zhuǎn)過90°的過程中:(1) 線圈中的平均電動勢。(2) 通過線圈某截面

7、的電荷量。卓結(jié)評價與反M3*£1思維導(dǎo)構(gòu)建電正號愛燮從齢過中性廊開的計時參考答案第五章交變電流課時5.1交變電流知識體系梳理大小方向方向正弦交變垂直正弦 正弦式電流e=Emsin wtu=Umsin wt i=|msin wtI!峰值|S瞬時值重點難點探究主題1:(1)電流方向是否隨時間做周期性變化，是判斷是直流電流還是交變電流的依據(jù)。電流方向不變的是直流電流，電流大小和方向隨時間做周期性變化的是交變電流。當(dāng)手柄轉(zhuǎn)速很慢時，兩個二極管可能都不會發(fā)光；當(dāng)手柄轉(zhuǎn)速適中時，可看到兩個發(fā)光二極管交替閃爍，這 說明電流的方向在發(fā)生變化當(dāng)手柄轉(zhuǎn)速很快時，可能分不清兩個發(fā)光二極管是交替閃爍還是均發(fā)

8、光。接入的兩個正負(fù)極方向相反的發(fā)光二極管交替閃爍，能說明電路中電流方向發(fā)生了變化。主題2:(1)線圈轉(zhuǎn)到與圖示位置垂直(即中性面位置)時，電流方向會改變。線圈轉(zhuǎn)動一周，電流方向改變兩次。線圈轉(zhuǎn)到與圖示位置垂直時電流為零，也就是說電流為零時電流方向?qū)l(fā)生改變。(3) 線圈轉(zhuǎn)到圖示位置時電流最大。主題3:(1)設(shè)線圈從中性面起經(jīng)時間t轉(zhuǎn)過角度0則e =w此時兩邊ab、cd的速度方向與磁感線方向的夾角分別為wt和n-w如圖所示，它們產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢同向相加，整個線圈中的感應(yīng)電動勢為：e=BLabvsin w t+BLabvsin ( n-w )=2BLabvsin wt 因為v= 3弓?代入上式得e

9、=BSw sin co t交變電流或電壓隨時間變化的圖象是一條正弦曲線 ，如題圖所示。從圖中我們可以找出正弦交變電流或 電壓的最大值、周期，也可以根據(jù)圖線確定線圈任意時刻的感應(yīng)電動勢。如果計時起點選在中性面，則為正弦式圖象；如果計時起點選在與中性面垂直的位置，則為余弦式圖象。計 時的起點不一樣，圖象的形狀就不一樣，但變化規(guī)律是一樣的?；A(chǔ)智能檢測1.ABC 2.BCD 3.CD 4.CD全新視角拓展1.(1)6.28 V 6.28 A(2)e=6.28sin 10 nV(3) 5 .44 V【解析】 交變電流電動勢最大值Em=NBSw= 10 >0.5 X).22X10n V=6.28 V電流的最大值 Im=?=6：128 A=6.28 A。由于線框轉(zhuǎn)動是從中性面開始計時的，所以e=Emsin o t=6.28sin 10 nV。線框轉(zhuǎn)過60°時感應(yīng)電動勢 e=EmSin 60 =5.44 V。2.(1