粵教物理選修3221認識交變電流學案

1、2.1 認識交變電流、2.2 交變電流的描述 學案（粵教版選修3-2）1強弱和方向都不隨時間改變的電流叫做_電流，簡稱_；強弱和方向都隨時間作周期性變化的電流叫做_電流，簡稱交流2交變電流是由_發(fā)電機產(chǎn)生的當線圈在_磁場中繞_的軸勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生交變電流線圈平面跟磁感線_時，線圈所處的這個位置叫做中性面，線圈平面每經(jīng)過一次中性面，線圈中感應(yīng)電流的方向就_3交流發(fā)電機的線圈在磁場中勻速轉(zhuǎn)動，感應(yīng)電動勢e的變化規(guī)律為_若把線圈和電阻R連成閉合電路，設(shè)總電阻為R，則電路中電流的瞬時值i_，電阻R上的電壓瞬時值u_.4家庭電路中的交變電流是_電流，它是一種最_、最_的交變電流5(雙選)下圖所示的4種電

2、流隨時間變化的圖中，屬于交變電流的有()6下列各圖中，哪些情況線圈中不能產(chǎn)生交流電()7矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動，下列說法中正確的是()A在中性面時，通過線圈的磁通量最大B在中性面時，感應(yīng)電動勢最大C穿過線圈的磁通量為零時，感應(yīng)電動勢也為零D穿過線圈的磁通量為零時，磁通量的變化率也為零【概念規(guī)律練】知識點一交變電流的產(chǎn)生1一矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，當線圈通過中性面時()A線圈平面與磁感線方向平行B通過線圈的磁通量達到最大值C通過線圈的磁通量變化率達到最大值D線圈中的電動勢達到最大值2如圖1所示為演示交變電流產(chǎn)生的裝置圖，關(guān)于這個實驗，正確的說法是()圖1A線圈每轉(zhuǎn)

3、動一周，指針左右擺動兩次B圖示位置為中性面，線圈中無感應(yīng)電流C圖示位置ab邊的感應(yīng)電流方向為abD線圈平面與磁場方向平行時，磁通量變化率為零知識點二用函數(shù)表達式描述交變電流3閉合線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速為240 r/min，若線圈平面轉(zhuǎn)至與磁場方向平行時的電動勢為2 V，則從中性面開始計時，所產(chǎn)生的交流電動勢的表達式為e_ V，電動勢的峰值為_ V，從中性面起經(jīng) s，交流電動勢的大小為_ V.4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OO軸以10 rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動，如圖2所示，垂直于線框平面向里的勻強磁場的磁感應(yīng)強度為0.5 T問：圖2(1)該線框產(chǎn)生

4、的交變電流電動勢最大值、電流最大值分別是多少？(2)線框從圖示位置轉(zhuǎn)過60°時，感應(yīng)電動勢的瞬時值是多大？(3)寫出感應(yīng)電動勢隨時間變化的表達式知識點三用圖象描述交變電流5處在勻強磁場中的矩形線圈abcd，以恒定的角速度繞ab邊轉(zhuǎn)動，磁場方向平行于紙面并與ab垂直。在t=0時刻，線圈平面與紙面重合(如圖2所示)，線圈的cd邊離開紙面向外運動。若規(guī)定由abcda方向的感應(yīng)電流為正，則能反映線圈中感應(yīng)電流I隨時間t變化的圖線是 ()6矩形線圈，繞垂直于勻強磁場并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動線圈中的感應(yīng)電動勢e隨時間t的變化如圖4所示下面說法中正確的是()圖4At1時刻通過線圈的磁通量為零B

5、t2時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大Ct3時刻通過線圈的磁通量變化率的絕對值最大D每當e變換方向時，通過線圈的磁通量絕對值都為最大【方法技巧練】瞬時值、平均值的計算方法7矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的對稱軸轉(zhuǎn)動，線圈共100匝，轉(zhuǎn)速為 r/min，在轉(zhuǎn)動過程中穿過線圈的磁通量的最大值為0.03 Wb，則線圈平面轉(zhuǎn)到與磁感線平行時，感應(yīng)電動勢為多少？當線圈平面與中性面夾角為時，感應(yīng)電動勢為多少？8如圖5所示，匝數(shù)為n，面積為S的矩形線圈在勻強磁場B中勻速轉(zhuǎn)動，角速度為，求線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180°時間內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢圖5參考答案課前預(yù)習練1恒定直流交變2交流勻強垂直于磁感線垂直

6、改變一次3eEmsin tsin tsin t4正弦式簡單基本5CD恒定電流是強弱和方向都不隨時間改變，交變電流是強弱和方向都隨時間改變，正弦式交變電流是按正弦規(guī)律變化的交變電流，圖象中數(shù)值的正、負表示電流方向A選項中電流數(shù)值總為正，表示電流方向不變，是恒定電流B選項中圖象雖為正弦，但由于電流總是正值，表示電流方向不變，電流大小隨時間變化，也是恒定電流C、D選項中電流強度和方向都隨時間作周期性變化，是交變電流因此，是交變電流的只有C和D，是正弦式交變電流的只有D.6AA中線圈中的磁通量始終是零，故無感應(yīng)電流產(chǎn)生；B、C、D中都是線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動，故能產(chǎn)生交流電7A中性

7、面和磁場方向垂直，通過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零課堂探究練1B中性面是穿過線圈的磁通量最大的位置，也是磁通量變化率為零的位置，在該位置上穿過線圈的磁通量最大，感應(yīng)電動勢為零，無感應(yīng)電流點評磁通量大不代表磁通量的變化率大，線圈通過中性面時不切割磁感線，表明此時磁通量不變2C線圈在磁場中勻速轉(zhuǎn)動時，在電路中產(chǎn)生呈周期性變化的交變電流，線圈經(jīng)過中性面時電流改變方向，線圈每轉(zhuǎn)動一周，有兩次通過中性面，電流方向改變兩次，指針左右擺動一次，故A錯；線圈處于圖示位置時，ab邊向右運動，由右手定則，ab邊的感應(yīng)電流方向為ab，故C對；線圈平面與磁場方向平行時，ab、cd邊垂直切割磁感線，線圈產(chǎn)生的電

8、動勢最大，也可以這樣認為，線圈平面與磁場方向平行時，磁通量為零，但磁通量的變化率最大，B、D錯誤。點評(1)線圈平面垂直于磁感線時，線圈中的感應(yīng)電流為零，這一位置叫中性面線圈平面經(jīng)過中性面時，電流方向就發(fā)生改變線圈繞軸轉(zhuǎn)一周經(jīng)過中性面兩次，因此感應(yīng)電流方向改變兩次(2)線圈經(jīng)過中性面時，穿過線圈的磁通量最大，但磁通量的變化率為零(即各邊都不切割)，所以感應(yīng)電動勢為零32sin 8t21解析當線圈平面與磁場平行時(S/B)，感應(yīng)電動勢最大，即Em2 V，2n2× rad/s8 rad/s，則從中性面開始計時，瞬時值表達式：eEmsin t2sin 8t V，當t s時，e2sin(8&

9、#215;) V1 V.點評當閉合線圈繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，且從中性面開始計時時產(chǎn)生正弦式交流電，電動勢的表達式eEmsin t，Em為最大值即線圈平面與磁場方向平行時的瞬時值，為轉(zhuǎn)動角速度4(1)6.28 V6.28 A(2)5.44 V(3)e6.28sin 10t V解析(1)交變電流電動勢的最大值為EmnBS10×0.5×0.22×10 V6.28 V，電流的最大值為ImEm/R A6.28 A.(2)線框轉(zhuǎn)過60°時，感應(yīng)電動勢eEmsin 60°5.44 V.(3)由于線框轉(zhuǎn)動是從中性面開始計時的，所以電動勢的瞬時值表達式為eE

10、msin t6.28sin 10t V.點評(1)電動勢最大值EmnBS(2)當計時起點為中性面位置時電動勢的表達式為eEmsin t當計時起點為線圈平面與磁場方向平行時，電動勢的表達式為eEmcos t.5C線圈在磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時，可以產(chǎn)生按正弦規(guī)律變化的交流電對于圖示起始時刻，線圈的cd邊離開紙面向紙外運動，速度方向和磁場方向垂直，產(chǎn)生的電動勢的瞬時值最大；用右手定則判斷出電流方向為逆時針方向，與規(guī)定的正方向相同所以C對點評線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時，可以產(chǎn)生按正弦規(guī)律變化的交流電其中“線圈”無特殊要求，即矩形線圈、圓形線圈等其他形狀都可，“繞某一軸

11、勻速轉(zhuǎn)動”，只要求此軸垂直于磁場方向，沒有其他限制條件6Dt1、t3時刻感應(yīng)電動勢為零，線圈位于中性面位置，所以穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零，A、C錯誤；t2時刻感應(yīng)電動勢最大，線圈位于中性面的垂面位置，穿過線圈的磁通量為零，B錯誤；由于線圈每過一次中性面時，穿過線圈的磁通量的絕對值最大，e變換方向，所以D正確點評當感應(yīng)電動勢最大時，磁通量的變化率最大，磁通量卻最小71 V V解析由題意知：m0.03 Wb2n2×× rad/s rad/s.線圈轉(zhuǎn)至與磁感線平行時，感應(yīng)電動勢最大，故EmNBSNm100×0.03× V1 V瞬時值表達式eEmsin tsin V當t時，esin V V.方法總結(jié)(1)要記住兩個特殊位置感應(yīng)電動勢的瞬時值，即中性面位置e0；線圈平面與磁感線平行的位置eEmnBS.(2)確定線圈從哪個位置開始計時的，從而確定電動勢的瞬時值表達式是正弦形式還是余弦形式8.nBS解析由楞次定律可判斷線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180°時間內(nèi)，線圈中的平均感應(yīng)