2019-2020年高中物理 交變電流的產生和變化規(guī)律教案 人教版第二冊

1、2019-2020年高中物理交變電流的產生和變化規(guī)律教案人教版第二冊一、教學目標1使學生理解交變電流的產生原理，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以及中性面的準確含義.4培養(yǎng)學生運用數(shù)學知識解決、處理物理問題的能力.二、教學重點：交變電流產生的物理過程分析和中性面的特點.三、教學難點：交變電流產生的物理過程分析四、教學方法：講練結合、演示實驗五、課時安排：1課時六、教具：手搖發(fā)電機模型、演示用電流計、導線、示波器等七、教學過程（一）引入新課教師：請同學們用電磁感應的知識，設計一個發(fā)電機的實驗模型。引導學生發(fā)揮創(chuàng)造性思維，展開討論，提出設計方案。

2、教師通過參與學生的討論，提出兩個典型的例子，并與學生一起討論哪個更有實用價值。培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維。結論：讓矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動。演示實驗1簡單介紹交流發(fā)電機的構造2第一次發(fā)電機接入小燈泡，當轉動線圈時，小燈泡亮了，但一閃一閃。第二次接入演示用電流計，慢慢轉動線圈，可以看到線圈每轉一周，電表指針左右擺動一次。問：剛才的實驗表明線圈里產生的感應電流有何特征？答：感應電流的強度和方向都隨時間作周期性變化。指出：我們把這種強度和方向都隨時間作周期性變化的電流叫做交變電流。簡稱，交流。板書在現(xiàn)代工農業(yè)生產和日常生活中所用的電源，大都是交流電。同直流電相比，交流電有許多優(yōu)點。交流電和直流電存在共

3、同點，但是尤其應注意的是交流電不同于直流電的特殊性，正是這些特殊性，構成了交流電優(yōu)點的基礎。（二）進行新課1交變電流的產生設問：矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動，為什么會產生交變電流呢？（甲）（乙）（丙）（?。ㄎ欤┯懻撜n文圖172，發(fā)電機的工作原理。問：線框逆時針勻速轉動過程中，哪些邊在切割磁感線？（ab和cd）ab邊和cd邊在勻強磁場中做勻速圓周運動，切割磁感線，在線框中產生感應電動勢，在電路中就產生感應電流。演示實驗緩慢轉動線框，當線框平面與磁感線平行時，就會發(fā)現(xiàn)此時感應電動勢最大。繼續(xù)轉動線框，當學生發(fā)現(xiàn)指針偏角最小，即此時線框平面與磁感線垂直。我們把與磁感線垂直的平面稱為中性面，線框處于

4、中性面時通過的磁通量最大，感應電流感應電動勢為零。為了能更加方便地說明問題，我們將立體圖轉化為平面圖來分析。d,a(b)乙a(b)(b)(c)戊丁d（c）甲圖線框處于中性面，ab邊和cd邊不切割磁感線，線框中E感=0,感乙圖線框ab邊和cd邊都在切割磁感線，線框中產生感應電流，根據(jù)右手定則可知，感應1感=0，電流是沿abcd方向流動的。丙圖（同甲圖）丁圖線框ab邊和cd邊都在切割磁感線，線框中產生感應電流，根據(jù)右手定則可知，感應電流是沿dcba方向流動的。戊圖（同甲圖）可以看出，線框每經過一次中性面，感應電流的方向就改變一次，因此線框每轉動一周感應電流的方向改變兩次。2交變電流的圖像和變化規(guī)律

5、定量分析線框轉動一周過程中感應電動勢大小隨時間的變化關系。設線框平面從中性面開始轉動，角速度是3,經時間t線框轉過的角度是31,ab邊的線速度v的方向跟磁感線方向的夾角也等于31，ab邊的長度為L,磁感強度為B,則ab邊的感應電動勢是E/BI伽3tCd邊中的感應電動勢跟ab邊中的感應電動勢大小相同，且兩邊又是串聯(lián)，所以這一瞬間v戊整個線框中的感應電動勢e=2Blvsinwt令E=2Blvm即e=Esin3tmi=e/R=Esin3t/R=Isin3tmm總結：交變電流的大小和方向都隨時間按正弦規(guī)律變化因此，交變電流的規(guī)律也可以用圖像來表示。在直角坐標系中，橫軸表示線圈平面跟中性面的夾角（或者表

6、示線圈轉動經過的時間t）.縱坐標表示感應電動勢e（感應電流I）。(a)(b)(c)(d)(e)3、交流發(fā)電機（1）發(fā)電機的基本組成：用來產生感應電動勢的線圈（叫電樞）用來產生磁場的磁（2）發(fā)電機的基本種類旋轉電樞式發(fā)電機（電樞動磁極不動）旋轉磁極式發(fā)電機（磁極動電樞不動）無論哪種發(fā)電機，轉動的部分叫轉子，不動的部分叫定子【例題】一矩形線圈，面積為s,匝數(shù)為N,在場強為B的勻強磁場中繞著中軸。，做勻速轉動，角速度為e，磁場方向與轉軸垂直，當線圈轉到中性面開始計時，求：（1）線圈中感應電動勢的最大值？（2）線圈中感應電動勢隨時間變化的表達式？（3）若線圈中的電阻為R,則線圈中的電流的最大值為多少？

7、（4）線圈中的電流瞬時表達式解:對于單匝線圈e=e=Blvsin®t=Bl2sin®tabcd12e=2e=Bllsin®t=Bs®sin®tab12當線圈為N匝時s=Ne=NBsesin®t感應電動式的最大值£=NBs®m（三）小結：1、交流電的產生強度和方向都隨時間做周期性變化的電流叫做交變電流，簡稱交流，俗稱交流電2、交流電的變化規(guī)律感應電動勢的瞬時表達式為e=Bs3sinwt=£msin31感應電流瞬時值表達式i=lmsin313、交流電的圖像4、交流發(fā)電機（1）發(fā)電機的基本組成：電樞磁極（2）發(fā)電機的基本種類:旋轉電樞式發(fā)電機旋轉磁極式發(fā)電機（四）作業(yè)布置:1認真閱讀教材2練習一（1）題板書設計1交變電流的產生(1)產生原理：線框在勻強磁場中轉動(2)過程分析甲：SIBQ=BS,e=0,中性面max乙：SBQ=0,e=Esinwt電流a