2023學(xué)年完整公開課版交變電流

交變電流情景引入一.交變電流與直流電交變電流：方向隨時間做周期性變化的電流叫做交變電流,簡稱交流(AC)

直流電：方向不隨時間變化的電流（DC）恒定電流：大小和方向不隨時間變化的電流思考：下列哪些屬于交變電流？思考討論手搖發(fā)電機(jī)為什么會產(chǎn)生交變電流？交流發(fā)電機(jī)的工作原理ABCD——線圈（切割磁感線）K、L——圓環(huán)E、F——電刷使線圈在轉(zhuǎn)動時保持與外電路的連接思考討論二.交變電流的產(chǎn)生線圈在甲圖位置是否有感應(yīng)電流？線圈在乙圖位置是否有感應(yīng)電流？在線圈由甲轉(zhuǎn)到乙的過程中，AB邊中電流向哪個方向流動？由B→A×?二.交變電流的產(chǎn)生線圈在丙圖位置是否有感應(yīng)電流？線圈在丁圖位置是否有感應(yīng)電流？在線圈由丙轉(zhuǎn)到丁的過程中，AB邊中電流向哪個方向流動？由A→B×?二.交變電流的產(chǎn)生思考：線圈轉(zhuǎn)到什么位置時線圈中沒有電流？轉(zhuǎn)到什么位置時線圈中電流最大？×?×?二.交變電流的產(chǎn)生中性面：與磁感線垂直的平面線圈經(jīng)過中性面時，穿過線圈的磁通量最大，感應(yīng)電動勢為零，感應(yīng)電流為零線圈每經(jīng)過中性面一次，交流電方向改變一次，線圈每轉(zhuǎn)動一周（交流電的一個周期），兩次經(jīng)過中性面，交流電的方向改變兩次。二.交變電流的產(chǎn)生中性面的垂面線圈經(jīng)過中性面時，穿過線圈的磁通量為零，感應(yīng)電動勢最大，感應(yīng)電流最大×?×?思考：單匝線圈經(jīng)過中性面的垂面時感應(yīng)電動勢是多大？設(shè)線圈從中性面開始轉(zhuǎn)動，角速度是ω．經(jīng)過時間t，AB、CD寬L1，AD、BC長L2，磁感應(yīng)強(qiáng)度是B.BvA(B)D(C)t=0θv11v⊥中性面線圈與中性面的夾角是多少？AB邊的速度多大？AB邊切割磁感線的有效速度多大？AB邊中的感應(yīng)電動勢多大？線圈中的感應(yīng)電動勢多大？二.交變電流的產(chǎn)生⑥若為N匝線圈，則感應(yīng)電動勢多大？二.交變電流的產(chǎn)生思考：能否通過法拉第電磁感應(yīng)定律計算線圈在任意位置的感應(yīng)電動勢？任意時刻t的磁通量：法拉第電磁感應(yīng)定律：BA(B)D(C)t=0θ中性面二.交變電流的產(chǎn)生思考1：如果從中性面的垂面開始計時，線圈在任意位置的感應(yīng)電動勢又怎么表示？BA(B)D(C)t=030思考2：如果計時零時刻線圈較中性面已轉(zhuǎn)過30度角，線圈在任意位置的感應(yīng)電動勢又怎么表示？t=0三.交變電流的變化規(guī)律矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動時，所產(chǎn)生的交變電流按照正弦函數(shù)的規(guī)律變化——正弦式交流電感應(yīng)電動勢瞬時表達(dá)式（中性面計時）：感應(yīng)電動勢峰值：三.交變電流的變化規(guī)律思考：若該線圈給外電阻R供電，設(shè)線圈本身電阻為r，則負(fù)載兩端的電壓u、流過的電流i隨時間變化的規(guī)律是怎樣的？流過負(fù)載的電流：負(fù)載兩端電壓：三.交變電流的變化規(guī)律正弦式交變電流的圖像（中性面計時）課堂鞏固例1：如圖所示，KLMN是一個豎直的矩形導(dǎo)線框，全部處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平方向的勻強(qiáng)磁場中，線框面積為S，MN邊水平，線框繞某豎直固固定軸以角速度w勻速轉(zhuǎn)動。在MN邊與磁場方向的夾角到達(dá)30°的時刻（圖示位置），導(dǎo)線框中產(chǎn)生的瞬時電動勢e的大小是多少？標(biāo)出線框此時電流的方向。已知線框按俯視的逆時針方向轉(zhuǎn)動。課堂鞏固例2：線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生交流電的圖象如圖所示，由圖可知（）A.在A和C時刻線圈處于中性面位置B.在B和D時刻穿過線圈的磁通量為零C.從A時刻起到D時刻，線圈轉(zhuǎn)過的角度為弧度D.在A和C時刻磁通量變化率的絕對值最大課堂鞏固課堂鞏固課堂鞏固課堂鞏固課堂鞏固例7：如圖所示，直線MN右側(cè)有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，一導(dǎo)線框一半處于勻強(qiáng)磁場中，t==0時刻，框面與磁場垂直，現(xiàn)讓線框以MN為軸勻速轉(zhuǎn)動，并以開始運(yùn)動的四分之一周期內(nèi)的電流方向?yàn)檎较颍畡t下列圖象中能表示線框中感應(yīng)電流隨時間變化的是（）課堂鞏固例8：如圖，單匝線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂