河北省唐山市开滦第二中学高中物理 5.1 交变电流导学案 新人教版选修32.doc

河北省唐山市开滦第二中学高中物理 5.1 交变电流导学案 新人教版选修3-2【学习目标】1、理解交变电流的产生原理。2、掌握交变电流的变化规律及表示方法。3、理解表征交变电流的几个物理量的准确含义。【重点难点】1、交变电流的变化规律及其应用。2、交流电的最大值、有效值的准确含义。【使用说明及学法指导】本学案包括交变电流的产生和变化规律、表征交流电的物理量两节课的内容，中等难度。建议第一课时在教师的指导下先认真阅读教材，初步理解本学案的有关知识，第二、第三课时通过探究展示课加深对本部分重点和难点知识的理解。【学习内容】课前自学一、知识点一、交变电流的产生1、交变电流的概念（1）_和_都随时间做周期性变化的电流叫做_，简称_。（2）几种常见的交变电流图形 2、交变电流的产生 矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动时产生正弦交变电流。矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，将经过两个特殊位置，其特点分别是：(1)中性面（如图a、c、e）：与匀强磁场磁感线垂直的平面叫中性面。线圈平面处于中性面位置时：a.线圈各边都不切割磁感线，回路产生的感应电动势为_，即感应电流等于_。b.磁感线垂直于该时刻的线圈平面，所以线圈平面的磁通量_，磁通量的变化率为_。(2)线圈平面跟中性面垂直时（如图b、d）：线圈平面与磁感线_，磁通量为_。线框的ab、cd边垂直切割磁感线，回路产生的感应电动势_。由法拉第电磁感应定律知，线圈的磁通量的变化率_。3.正弦交流电表达式如线圈经过中性面位置开始计时，瞬时电动势e= ，瞬时电压u= ，瞬时电流i= .其中， 为线圈产生的交流电动势最大值， 为线圈产生的交流电压最大值， 为线圈产生的交流电流最大值，w为线圈转动的 ，wt为线圈转动的 。二、知识点二、表征交流电的物理量1、交流电的周期和频率线圈匀速转动一周，交变电流完成一次周期性变化，这个时间称为交变电流的_。交变电流在1 s内完成周期性变化的_叫做它的频率，周期和频率的关系为_。2、交流电的最大值和有效值（1）交变电流的有效值：是根据电流的_来规定的，让交流电与恒定电流分别通过相同的_，如果在交流电的一个周期内产生的_与恒定电流在相同的_内产生的_相等，这个恒定电流i、电压u就叫做交流电的电流、电压的有效值。（2）正弦交流电的有效值与最大值之间的关系是：e =_,u=_,i=_。（3）使用交流电的电器设备上所标的额定电压和额定电流、交流电压表和电流表测量的交流电数值，都是指交变电流的_值。核心知识探究探究一、交变电流的周期和频率1某交变电压随时间的变化规律如图所示，则此交变电流的频率为_hz，线圈转动的角速度是_rad/s。若将此电压加在10 f的电容器上，则电容器的耐压值不应小于_v。2我国照明电压的瞬时值表达式为e220sin 100t v，它的周期是_，频率是_，在1 s内电流的方向改变_次，电压最大值为_。要点提炼_手定则安培力的方向判断伸开_手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让_从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向探究二、交变电流的变化规律1、研究下图的交流电方向：（1）当abcd线圈在磁场中绕oo轴转动时，切割磁感线的边有_、_。(2) 如图a，回路中的感应电动势为_。（3）如图b，当ab边向右、cd边向左运动时，线圈中感应电流的方向沿着_方向流动。（4）如图c，回路中的感应电动势为_。（5）如图d，当ab边向左、cd边向右运动时，线圈中感应电流的方向沿着_流动。小结：根据以上分析，交流电的方向在图_、_发生改变。即线圈平面每经过_面，电流方向发生改变。2、研究交流电的最大值：（1）分析图b，设ab边长为l1，bc边长l2，线圈转动角速度是，磁感应强度为b，这时ab边产生的感应电动势为_,cd边产生的感应电动势为_，由于ab边和cd边产生的感应电动势为_联关系，所以线圈abcd产生的感应电动势为_。（2）若线圈面积为s，线圈共有n匝，则线圈产生的最大感应电动势为em =_。探究三、交流电的有效值和最大值1某一交流电的电压波形如图所示，求这一交流电的电压有效值u。（提示：计算一个周期内交流电通过电阻的发热量等于恒定电流的发热量iut、i2rt或u2t/r。）【课堂小结与反思】【课后作业与练习】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，下面说法中正确的是 （ ）at1时刻通过线圈的磁通量为零bt2时刻通过线圈的磁通量为零ct3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大d每当e转换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大2、矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，产生交变电流，当线圈平面与磁感线方向垂直时，穿过线圈的磁通量与产生的感应电动势e的大小正确的是 （ ）a最大，e最大 b最小，e最小c最小，e最大 d最大，e最小3、交流发电机在工作时的电动势为eemsin为t，若将其线框的转速提高到原来的两倍，其他条件不变，则其电动势变为（ ）a.emsinwt/2 b.2emsinwt/2c.emsin2wt d.2emsin2wt4、闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交流电瞬时值的表达式为i=0.2sin100t，从t0到第一次出现通过线圈的磁通量变化率最大值的时间为（ ）a.1/50 s b.1/100 s c.1/200 s d1/400 s5、电阻r1、r2与交流电源按照图(a)方式连接，r110 ，r220 。合上开关s后，通过电阻r2的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图(b)所示则( )a通过r1的电流有效值是1.2 abr1两端的电压有效值是6 vc通过r2的电流最大值是1.2 adr2两端的电压最大值是6 v6、如图所示为一交变电流的图象，则该交变电流的有效值为多大？7、某交变电流发电机模型，矩形线圈边长为20cm10cm，共100匝，匀强磁场磁感应强度b=1t，转速为300/（转/分），则线圈产生的感应电动势最大值为多少？若线圈从中性面开始转动，写出交变电动势e随时间t变化的表达