【公開(kāi)課】交變電流+課件高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第二冊(cè)

3.1交變電流教學(xué)目標(biāo)：1、知識(shí)目標(biāo)（1）知道什么是交變流電、知道什么是中性面.

（2）會(huì)分析交變電流的產(chǎn)生，掌握交變電流的變化規(guī)律（3）會(huì)求交變電流的最大值和瞬時(shí)值2、能力目標(biāo)（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(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決處理物理問(wèn)題的能力.3、情感、態(tài)度和價(jià)值觀目標(biāo)

結(jié)合實(shí)際情況培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的思想.

教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)

重點(diǎn)：

1、交變電流產(chǎn)生的物理過(guò)程的分析.

2、交變電流的變化規(guī)律的圖象描述。

難點(diǎn)：

１、交變電流的變化規(guī)律及應(yīng)用.

２、圖象與實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系的理解。檢查預(yù)習(xí)情況：1.什么是直流電？直流電與恒定電流一樣嗎？2.什么是交變電流？交變電流與直流電的主要區(qū)別在哪？0it0itti1.交變電流（AC）:大小和方向都隨時(shí)間做周期性的變化.簡(jiǎn)稱交流。2.直流電（DC）：方向不隨時(shí)間變化的電流0it恒定直流0it脈動(dòng)直流電新課：一、交變電流的概念3.說(shuō)明：（1）方向呈周期性變化是判斷交流的標(biāo)準(zhǔn)。（大小不變，方向改變的電流也是交流）（2）交變電流經(jīng)電子電路處理后可變成直流。（3）直流恒定電流：大小和方向不隨時(shí)間變化的電流

脈動(dòng)直流：方向不變，大小隨時(shí)間變化的電流

4、幾種常見(jiàn)的交變電流的種類(1)正弦式交流電(2)示波器中的鋸齒波掃描電壓(3)電子計(jì)算機(jī)中的矩形脈沖(4)激光通信中的尖脈沖二、交變電流的產(chǎn)生討論：圖示位置1.哪些邊切割磁感線?2.向什么方向切割?3、各產(chǎn)生什么方向的？4.總電動(dòng)勢(shì)加和還是作差？5.若ab=L1,bc=L2,轉(zhuǎn)動(dòng)角速度w，線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)多大？思考討論：為什么矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)線圈里能產(chǎn)生交變電流？交變電流產(chǎn)生示意圖：將立體圖轉(zhuǎn)化為側(cè)視圖來(lái)分析1.哪些邊切割磁感線?2.向什么方向切割?3、各產(chǎn)生什么方向的？4.總電動(dòng)勢(shì)加和還是作差？ABCD1.v∥B，沒(méi)有邊切割磁感線B⊥S，φ最大E=0，I=0--中性面乙ABCDA(B)D(C)a（b）、d（c）邊垂直切割磁感應(yīng)線，2.B∥S，φ=0，E最大，I最大。感應(yīng)電流DCBA

D(C)A(B)Bv∥B，沒(méi)有邊切割磁感線。3.B⊥S，φ最大沒(méi)有切割，E=0，I=0a（b）、d（c）邊垂直切割磁感應(yīng)線4.B∥S，φ=0，E最大，I最大感應(yīng)電流方向ABCDD(C)A(B)BABCDv沒(méi)有邊切割磁感線。對(duì)比分析D(C)A(B)BB⊥SΦ最大E=0I=0中性面B∥SΦ=0E、I最大感應(yīng)電流方向C到DV//BV⊥BD(C)A(B)B每經(jīng)過(guò)中性面一次，電流方向就改變一次。1.中性面：垂直磁場(chǎng)方向的平面．（1）線圈經(jīng)過(guò)中性面時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量最大φ=BS，但△φ/△t=0最小，（ab和cd邊都不切割磁感線），線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零．（2）線圈經(jīng)過(guò)中性面時(shí)，電流將改變方向，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，兩次經(jīng)過(guò)中性面，電流方向改變兩次．2.線圈平行于磁感線時(shí)，φ=0,△φ/△t最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大。3.矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，是產(chǎn)生交變電流的一種方式，不是唯一方式。（例如：線圈不動(dòng)，磁場(chǎng)按正弦規(guī)律變化也可以產(chǎn)生正弦式交變電流）結(jié)論：RBrPMNaQbv交變電流的變化規(guī)律三、交變電流的變化規(guī)律矩形線圈AB、CD寬L1，AD、BC長(zhǎng)L2，磁感應(yīng)強(qiáng)度是B，設(shè)線圈平面從中性面開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度是ω．經(jīng)過(guò)時(shí)間t：BvA(B)D(C)t=0θ線圈與中性面的夾角是多少？AB邊的速度多大？課堂討論：AB邊切割磁感線的有效速度多大？AB邊中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大？整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大？⑥若為N匝線圈，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大？矩形線圈AB、CD寬L1，AD、BC長(zhǎng)L2，磁感應(yīng)強(qiáng)度是B，設(shè)線圈平面從中性面開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度是ω．經(jīng)過(guò)時(shí)間t，求此時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).BvA(B)D(C)t=0θv11v⊥中性面θ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(dòng)勢(shì)多大？整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大？⑥若為N匝線圈，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大？以線圈經(jīng)過(guò)中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)（AB和CD邊切割磁感線），在時(shí)刻t線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e

:為電動(dòng)勢(shì)在時(shí)刻t的瞬時(shí)值Em

:為電動(dòng)勢(shì)可能達(dá)到的最大值——峰值令Em=NBSω

則e=Em

sinωt

若為N匝線圈e=BSωsinωte=NBSωsinωteoEmT/42T/43T/4Tπ/2π3π/22πωtt-Em三、交變電流的變化規(guī)律:匝數(shù)面積思考：若用上面線圈給外電阻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(guò)的電流i隨時(shí)間變化的規(guī)律是怎樣的？流過(guò)負(fù)載的電流：負(fù)載兩端電壓：注意：（1）以上表達(dá)形式僅在從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)的情況下成立。（2）負(fù)載為純電阻時(shí)，才能用歐姆定律推導(dǎo)，故瞬時(shí)電流i、瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)u，只適用于純電阻。若線圈從中性面的垂面（峰值面）開(kāi)始計(jì)時(shí)，在t時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是多少？BvA(B)D(C)中性面ωtt=0

v‖v⊥ωt另一種推導(dǎo)方式：說(shuō)明：物理學(xué)中，正弦交變電流與余弦交變電流(本質(zhì)規(guī)律都相同)統(tǒng)稱為正弦式交流電負(fù)載兩端電壓變化規(guī)律：流過(guò)負(fù)載的電流變化規(guī)律：

Em=NBSω

課堂小結(jié)：從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)：峰值（最大值）：從瞬時(shí)值可以看出：★矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所產(chǎn)生的交變電流按照正弦函數(shù)的規(guī)律變化，這種交變電流叫正弦式交變電流，簡(jiǎn)稱正弦式電流。從垂直中性面峰值面）開(kāi)始計(jì)時(shí)：

電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值電流瞬時(shí)值負(fù)載兩端電壓例2:如圖所示，一半徑為r＝10cm的圓形線圈共N=100匝，在磁感應(yīng)強(qiáng)度

的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直于磁場(chǎng)方向的中心軸線OO′以w＝10∏rad/s

的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至中性面位置(圖中位置)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)。(1)寫(xiě)出線圈內(nèi)所產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式。(2)求線圈從圖示位置開(kāi)始在

時(shí)的電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值。(3)求線圈從圖示位置開(kāi)始在

時(shí)間內(nèi)的電動(dòng)勢(shì)的平均值。例2:如圖所示，一半徑為r＝10cm的圓形線圈共N=100匝，在磁感應(yīng)強(qiáng)度

的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直于磁場(chǎng)方向的中心軸線OO′以n＝600r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至中性面位置(圖中位置)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)。(1)寫(xiě)出線圈內(nèi)所產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式。(2)求線圈從圖示位置開(kāi)始在

時(shí)的電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值。(3)求線圈從圖示位置開(kāi)始在

時(shí)間內(nèi)的電動(dòng)勢(shì)的平均值。如圖甲所示，一矩形閉合線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)軸OO′以恒定的角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)從線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，線圈中產(chǎn)生的交變電流按照?qǐng)D乙所示的余弦規(guī)律變化，則在

的時(shí)刻A．線圈中的電流最大B．穿過(guò)線圈的磁通量為零C．線圈所受的安培力最大D．線圈中的電流為零反映了交變電流的電流(電壓)隨時(shí)間變化的規(guī)律，如圖所示。四、正