交變電流的的產(chǎn)生和變化規(guī)律

1、第一節(jié) 交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律本節(jié)教材分析為了適應(yīng)學(xué)生的接受能力，教材采取從感性到理性、從定性到定量逐漸深入的方法講述這個問題.教材先用教具演示矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生交流電，以展示交流電是怎樣產(chǎn)生的.并強調(diào)讓學(xué)生觀察教材圖17關(guān)于交變電流的變化規(guī)律,教材利用上章學(xué)過的法拉第電磁感應(yīng)定律引導(dǎo)學(xué)生進行推導(dǎo),得出感應(yīng)電動勢的瞬時值和最大值的表達式,進而根據(jù)閉合電路歐姆定律和部分電路歐姆定律推出電流與電壓瞬時值與最大值的表達式.用圖表表示交流電的變化規(guī)律是一種重要的方法,這種方法直觀、形象,學(xué)生容易接受.這樣做也是為后面用圖象表示三相交流電準備條件,在電磁波的教學(xué)中還要用到圖象的方法.在

2、介紹了交流電的周期和頻率后,可通過練習(xí)鞏固學(xué)生對交流電圖象的認識.m表示最大值. 教學(xué)目標一、知識目標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值和最大值及中性面的準確含義.二、能力目標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)生運用數(shù)學(xué)知識解決物理問題的能力.三、德育目標培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的思想. 教學(xué)重點交變電流產(chǎn)生的物理過程的分析. 教學(xué)難點交變電流的變化規(guī)律及應(yīng)用. 教學(xué)方法演示法、分析法、歸納法. 教學(xué)用具手搖單相發(fā)電

3、機、小燈泡、示波器、多媒體教學(xué)課件、示教用大的電流表. 課時安排1課時 教學(xué)過程一、引入新課師出示單相交流發(fā)電機，引導(dǎo)學(xué)生首先觀察它的主要構(gòu)造.演示將手搖發(fā)電機模型與小燈泡組成閉合電路.當(dāng)線框快速轉(zhuǎn)動時，觀察到什么現(xiàn)象?生小燈泡一閃一閃的.師再將手搖發(fā)電機模型與示教電流表組成閉合電路,當(dāng)線框緩慢轉(zhuǎn)動(或快速擺動)時,觀察到什么?生電流表指針左右擺動.師線圈里產(chǎn)生的是什么樣的電流？請同學(xué)們閱讀教材后回答.生轉(zhuǎn)動的線圈里產(chǎn)生了大小和方向都隨時間做周期性變化的交變電流.師現(xiàn)代生產(chǎn)和生活中大都使用交流電.交流電有許多優(yōu)點，今天我們學(xué)習(xí)交流電的產(chǎn)生和變化規(guī)律.二、新課教學(xué)1.交變電流的產(chǎn)生師為什么矩形線

4、圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時線圈里能產(chǎn)生交變電流？生對這個問題有濃厚的興趣,討論熱烈.師多媒體課件打出下圖.當(dāng)abcd線圈在磁場中繞OO軸轉(zhuǎn)動時,哪些邊切割磁感線?生ab與cd.師當(dāng)ab邊向右、cd邊向左運動時,線圈中感應(yīng)電流的方向如何?生感應(yīng)電流是沿著abcda方向流動的.師當(dāng)ab邊向左、cd邊向右運動時,線圈中感應(yīng)電流的方向如何?生感應(yīng)電流是沿著dcbad方向流動的.師正是這兩種情況交替出現(xiàn),在線圈中產(chǎn)生了交變電流.當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到什么位置時,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大?生線圈平面與磁感線平行時,ab邊與cd邊線速度方向都跟磁感線方向垂直,即兩邊都垂直切割磁感線,此時產(chǎn)生感應(yīng)電動勢最大.師線圈轉(zhuǎn)到什么位置

5、時,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最小?生當(dāng)線圈平面跟磁感線垂直時,ab邊和cd邊線速度方向都跟磁感線平行,即不切割磁感線,此時感應(yīng)電動勢為零.師利用多媒體課件,屏幕上打出中性面概念:(1)中性面線框平面與磁感線垂直位置.(2)線圈處于中性面位置時,穿過線圈最大,但=0.(3)線圈越過中性面,線圈中I感方向要改變.線圈轉(zhuǎn)一周,感應(yīng)電流方向改變兩次.2.交變電流的變化規(guī)律設(shè)線圈平面從中性面開始轉(zhuǎn)動,角速度是.經(jīng)過時間t,線圈轉(zhuǎn)過的角度是t,ab邊的線速度v的方向跟磁感線方向間的夾角也等于t,如右圖所示.設(shè)ab邊長為L1,bc邊長L2,磁感應(yīng)強度為B,這時ab邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢多大?生eab=BL1vsint=

6、BL1·sint=BL1L2sint師cd邊中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢跟ab邊中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小相同,又是串聯(lián)在一起,此時整個線框中感應(yīng)電動勢多大?生e=eab+ecd=BL1L2sint師若線圈有N匝時,相當(dāng)于N個完全相同的電源串聯(lián),e=NBL1L2sint,令Em=NBL1L2,叫做感應(yīng)電動勢的最大值,e叫做感應(yīng)電動勢的瞬時值.請同學(xué)們閱讀教材,了解感應(yīng)電流的最大值和瞬時值.生根據(jù)閉合電路歐姆定律,感應(yīng)電流的最大值Im=,感應(yīng)電流的瞬時值i=Imsint.師電路的某一段上電壓的瞬時值與最大值等于什么?生根據(jù)部分電路歐姆定律,電壓的最大值Um=ImR,電壓的瞬時值U=Umsint.師電

7、動勢、電流與電壓的瞬時值與時間的關(guān)系可以用正弦曲線來表示,如下圖所示:3.幾種常見的交變電波形三、小結(jié)本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了以下幾個問題：1.矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時，線圈中產(chǎn)生正弦式交變電流.2.從中性面開始計時，感應(yīng)電動勢瞬時值的表達式為e=NBSsin t,感應(yīng)電動勢的最大值為Em=NBS.3.中性面的特點：磁通量最大為m，但e=0.四、作業(yè)1.閱讀教材內(nèi)容.2.練習(xí)一的（1）、（2）兩題寫在作業(yè)本上.五、板書設(shè)計六、本節(jié)優(yōu)化訓(xùn)練設(shè)計1.一矩形線圈，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的變化如圖所示，則下列說法中正確的是A.t1時

8、刻通過線圈的磁通量為零B.t2時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大C.t3時刻通過線圈的磁通量變化率的絕對值最大D.每當(dāng)電動勢E變換方向時，通過線圈的磁通量的絕對值都為最大2.一臺發(fā)電機產(chǎn)生的按正弦規(guī)律變化的感應(yīng)電動勢的最大值為311 V，線圈在磁場中轉(zhuǎn)動的角速度是100 rad/s.（1）寫出感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式.（2）若該發(fā)電機只與含電阻的負載組成閉合電路，電路中的總電阻為100 ，試寫出通過負載的電流強度的瞬時表達式.在t= s時電流強度的瞬時值為多少？3.一個矩形線圈在勻強磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生交流電壓為u=220sin100t V，則A.它的頻率是50 HzB.當(dāng)t=0時，線圈平面與中性面重合C.電壓的平均值是220 VD.當(dāng)t= s時，電壓達到最大值4.交流發(fā)電機工作時的電動勢的變化規(guī)律為e=Emsin t，如果轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n提高1倍，其他條件不變，則電動勢的變化規(guī)律將變化為A.e=Emsin2 tB.e=2Emsin2 tC.e=2Emsin4 tD.e=2Emsin t參考答案：1.D2.解析：因為電動勢的最大值Em=311 V，角速度=100 rad/s，所以電動勢的瞬時值表達式是e=311sin1