交变电流的产生和变化规律.doc

云阳县凤鸣中学 物理教研组 网址：:8000 朱文彬 第5页 2019-2-28第一节 交变电流的产生和变化规律教学目标一、知识目标1.使学生理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面.2.掌握交变电流的变化规律，及表示方法.3.理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义.二、能力目标1.掌握描述物理量的三种基本方法（文字法、公式法、图象法）.2.培养学生观察能力，空间想象能力以及将立体图转化为平面图形的能力.3.培养学生运用数学知识解决处理物理问题的能力.三、德育目标培养学生理论联系实际的思想.教学重点1.交变电流产生的物理过程的分析.2.变压器工作原理.教学难点交变电流的变化规律及应用.教学方法演示+分析+归纳1.通过矩形线圈在匀强磁场中匀速转一周的实物演示，立体图结合侧视图分析，特殊位置结合任一位置分析，使学生理解交变电流产生原理及变化规律.2.利用导体切割磁场线产生I感方法，分析得交流电的变化规律.教学用具手摇单相发电机、小灯泡、示波器、多媒体教学课件、示教用大的电流表.课时安排1课时教学过程投影本节课学习目标1.使学生理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面；2.掌握交变电流的变化规律及表示方法；3.理解交变电流的瞬时值和最大值.学习目标完成过程一、引入新课出示单相交流发电机，引导学生首先观察它的主要构造.演示老师手摇发电机模型.第一次发电机接小灯泡.当线框缓慢转动时，小灯泡不亮；当线框快速转动时，小灯泡一闪一闪的.第二次发电机接上示教电流计，当线框缓慢转动（或快速摆动），电流计指针左右摆动.师问线圈中产生的是什么样的交变电流？请同学们看书P189后回答.生答转动的线圈里产生了大小和方向都随时间做周期性变化的交变电流.师现代生产、生活中，大都使用交流电.它有许多优点，今天学习交流电产生原理和变化规律.二、新课教学为什么矩形线框在匀强磁场中匀速转动，线框里能产生交变电流？多媒体课件打出下图.师问abcd线框在磁场中绕OO轴转动时，哪些边切割磁感线？生答ab与cd边.师问线框转到什么位置，产生感应电动势最大？生答线圈平面与磁感线平行时，ab边与cd边线速度方向都跟磁感线方向垂直，即两边都垂直切割磁感线.此时产生感应电动势最大.师问线框转动到什么位置时，感应电动势最小？生答当线框平面跟磁感线垂直时，ab与cd边的速度方向跟磁力线平行，即两边不切割磁力线，此时感应电动势为0.利用多媒体课件，屏幕上打出中性面概念：1.中性面线框平面与磁力线垂直位置.2.线圈处于中性面位置时，穿过线圈最大，但=0.3.线圈越过中性面，线圈中I感方向要改变.线圈转一周，感应电流I感方向改变两次.如果从中性面开始计时，逆时针方向匀速转动，角速度，经时间t，线圈转到图示位置，ab边与cd边的速度方向与磁场方向夹角为t，屏幕上打出线圈水平投影图，如图所示.师问设ab=cd=l1 磁感应强度B，bc=ad=l2这时ab边E感多大？生答eab=Bl1l2sint师cd边中E感跟ab边中感应电动势大小相同，又是串联在一起，此时整个线框中感应电动势多大？生答e=eab+ecd=Bl1l2sint屏幕上打出：1.在匀强磁场中，匀速转动线圈产生感应电动势及感应电流是按正弦规律变化的.瞬时表达式：e=Bl1l2sint=BSsintN匝线圈时，相当于N个完全相同的电源来个串联，e=NBSsint.其中最大值Em=NBS线框和用电器构成回路i= = sint最大值Im=2.屏幕上使线圈转动，如转t=60,150,210,300时，请学生分别计算感应电动势的大小和方向？最后将学生计算结论总结：e=Emsint,既能表示电动势大小，又能表示电动势方向.演示用示波器显示照明电路的电压波形.分析波形曲线特点，如图所示.三、小结1.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动（绕与磁场垂直的轴）时，线圈中产生正弦交变电流，从中性面开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为：e=NBSsintet图线是一条正弦曲线.2.中性面特点：最大，而e=0.四、作业1.阅读教材内容2.做P192练习一（1）、（2）五、板书设计交变电流六、本节优化训练设计1.一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势E随时间t的变化如图所示，则下列说法中正确的是A.t1时刻通过线圈的磁通量为零B.t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大C.t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D.每当电动势E变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大答案：D2.一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电动势的最大值为311 V，线圈在磁场中转动的角速度是100rad/s.（1）写出感应电动势的瞬时值表达式.（2）若该发电机只与含电阻的负载组成闭合电路，电路中的总电阻为100 ，试写出通过负载的电流强度的瞬时表达式.在t=s时电流强度的瞬时值为多少？解析：因为电动势的最大值Em=311 V，角速度=100rad/s，所以电动势的瞬时值表达式是e=311sin100t V.根据欧姆定律，电路中电流强度的最大值为Im=3.11 A，所以通过负载的电流强度的瞬时值表达式是i=3.11sin100t A.当t=s时，电流强度的瞬时值为i=3.11sin(100)=311=1.55 A.3.一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生交流电压为u=220sin100t V，则A.它的频率是50 HzB.当t=0时，线圈平面与中性面重合C.电压的平均值是220 VD.当t=s时，电压达到最大值解析：对照交流电的电压一般表达式u=Umsin(t+),=2f,U=,可求出f、0、U.可见：f=50 Hz;=0,有效值220 V，t=s时，u=220sin(100)=220=Um.答案：ABD4.交流发电机工作时的电动势的变化规律为e=Emsint，如果转子的转速n提高1倍，其他条件不变，则电动势的变化规律将变化为A.e=Emsin2t B.e=2Emsin2tC.e=2Emsin4 D.e=2Emsint答案：B5.将阻值为R的电阻，接在电动势E=10 V，内电阻r=R的直流电源两端，此时电阻R上的电功率为P，则A.将电阻R接在另一直流电源两端时，若电阻R两端电压为10 V，则电阻R上消耗的电功率为2PB.将电阻R接在另一直流电源两端时，若电阻R两端电压为20 V，则电阻R上消耗的电功率为16PC.将电阻R接在另一正弦交变电源两端，若电阻R两端的电压最大值为10 V，则电阻R上消耗的电功率8PD.将电阻R接在另一正弦交变电源两端时，若电阻R两端电压的有效值为20 V，则电阻R上消耗的电功率为8P解析：原来在电阻R上消耗的功率为P=I2R=（）2R= =如果将R接在10