《交變電流》設計5

《交變電流》教學設計教學目標：1．理解交變電流的產(chǎn)生原理2．掌握交變電流的變化規(guī)律及表示方法3．理解交流電的瞬時值，最大值及中性面的概念4．培養(yǎng)觀察能力、空間想象能力以及立體圖轉化為平面圖形的能力教學重點：交變電流產(chǎn)生的物理過程分析教學難點：交變電流的變化規(guī)律及應用教學方法：啟發(fā)引導講授教學用具：發(fā)動機模型教學過程：（一）引入新課（二）新課教學1.交變電流恒定電流：大小和方向都不隨時間而改變的電流。交變電流：方向隨時間周期性變化的電流。與直流電相比，交流電有許多優(yōu)點，如：可以利用變壓器升高或降低電壓，利于長途傳輸；可以驅動結構簡單，運行可靠的感應電動機。2.交變電流的產(chǎn)生演示實驗：手搖發(fā)電機使小燈泡發(fā)亮課件觀察交變電流的產(chǎn)生。結論：（1）線圈轉動過程中電流的大小做周期性變化，中性面位置（B⊥S）最小，與中性面垂直的位置（B∥S）最大。（2）線圈每經(jīng)中性面一次，感應電流方向改變一次，線圈轉動一周，感應電流方向改變兩次。3.交變電流的變化規(guī)律設線圈從中性面以角速度ω開始轉動，經(jīng)時間t，線圈轉過θ=ωt，此時V與B夾角也為θ，令ab=dc=L，ad=bc=L′，則線圈面積S=LL′。此時，ab與dc邊產(chǎn)生的電動勢大小均為BLVSinωt，整個線圈中產(chǎn)生的瞬時電動勢大小為：e=2BLVSinωt，又V=，有：令Em=BωS有：（Em最大值）若電路總電阻為R，則瞬時電流為：同理可得電路的某段電壓的瞬時值。結論：線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉動，產(chǎn)生的感應電流是按正弦規(guī)律變化的，這種交變電流叫正弦交流電。4.交變電流的圖象（1）正弦交流電圖象（可用示波器觀察到）（2）幾種常見的交變電流波形5.例題（1）有人說，線圈平面轉到中性面的瞬間穿過線圈磁通量最大，因而線圈中感應電動勢最大；線圈平面與中性面垂直的瞬間，穿過線圈中磁通量為零，因而線圈中感應電動勢為零，這種說法對不對？為什么？解析：這種說法不對。在中性面時，各邊都不切割磁感線，電動勢為0，在與中性面垂直的位置，線圈切割磁感線的速度最大，電動勢最大。（2）一矩形線圈，繞垂直于勻強磁場并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉動，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢e隨時間t的變化如圖，則說法正確的是（D）A．t2時刻通過線圈的磁通量最大；B．t1時刻通過線圈的磁通量為零；C．t3時刻通過線圈的磁通量的變化率最大；D．每當電動勢變換方向時，通過線圈的磁通量都為最大。（3）邊長為20cm正方形線圈繞對稱軸OO′在勻強磁場中勻速轉動，轉速為n=120r/min，磁感應強度為B=，求轉動中最大感應電動勢及其位置。若以圖示位置為計時起點，寫出電動勢的瞬時表達式e=π（4）發(fā)電機的轉子是匝數(shù)為100匝，邊長為20cm的正方形線圈，將它置于磁感應強度B=的勻強磁場中，繞著垂直于磁場方向的軸以ω＝100πrad/s的角速度轉動，當線圈平面與磁場方向垂直時開始計時。線圈和外電路的總電阻R＝100Ω。①寫出交流電流瞬時值表達式②線圈從計時開始，轉過π/3過程中通過線圈某一截面的電荷量為多少？在中性面時，，轉過π/3時，，，通過導體截面的電荷量6.練習（1）某交流發(fā)電機正常工作時，電動勢E=Emsinωt，當磁感應強度增大到原來的2倍，轉速變?yōu)樵瓉淼?/3，其它條件不變時，感應電動勢的表達式為（2）對于如圖所示的電流i隨時間t作周期性變化的圖象，下列說法中正確的是（AC）A.電流大小變化，方向不變，是直流電B.電流大小、方向都變化，是交流電C.電流最大值為，周期為D.電流大小變化，方向不變，不是直流電，是交流電（3）面積為S的矩形線圈在磁感應強度為B的勻強磁場中，從中性面起以角速度ω勻速轉動，在t時刻線圈磁通量的瞬時值為（B）A、BS B、BScosωt C、BSsinωt D、BS/sinωt（4）如圖所示，矩形線圈在勻強磁場中繞垂直磁感線的軸勻速轉動，已知線圈在轉動中產(chǎn)生的感應電動勢最大值為(V)，轉動的角速度為ω(rad/s)。若線圈轉到圖示位置開始計時，那么下列四個式子中正確表達了該線圈上產(chǎn)生的電動勢e隨時間變化的函數(shù)式是（BC）=sinωt=cosωt=sin(ωt+π/2)=cos(ωt+π/2)（5）一矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動，產(chǎn)生交流電的圖象如圖所示，由圖可以知道（BD）時刻線圈處于中性面位置時刻穿過線圈的磁通量為零時刻穿過線圈的磁通量為零時