《交变电流的产生和描述》导学案2.doc

交变电流的产生和描述一、教学目标1理解并记住交变电流产生的原理2能够熟练应用正弦式电流的图象和三角函数表达交变电流3区分并记住交变电流的瞬时值、最大值、平均值、有效值的求解二、教学设计思路：1、本章所讲的是交变电流的知识，是前面学过的电和磁的知识的发展和应用，并且与生产和生活有着密切的关系，有广泛的应用，在高中阶段只对交流电的产生、描述方法、基本规律作等最必要的基本知识进行讲解，这些知识是已学过的电磁感应的引伸，所以在教学过程中对开阔学生思路、提高能力是很有好处的；2、本章要讲解的基本内容有：交变电流的产生原理和变化规律、交变电流的特点、电能的输送、变压器的构造和工作原理等；三、教学重点：1、中性面的特点；2、正弦交变电流的产生原理；3、正弦交变电流的变化规律、图象和三角函数表达式。教学难点：1、正弦交变电流的产生原理；2、正弦交变电流的变化规律、图象和三角函数表达式。教学内容：1、正弦交变电流的产生；2、正弦交变电流的变化规律；3、交流发电机的结构及工作原理。四、教学工具：手摇单相发电机、小灯泡、示波器、多媒体教学课件、示教用大的电流表等。教学手段：本节授课时采用了实验演示与数学推导相结合的方法，特别是学生对交变电流在这之前没有认真认识，对它只有一个模糊的概念，通过演示实验可让学生对交流电的产生有一感性认识，并对交流电的变化规律有更好的理解。教学方法可采用老师指点，学生自学、讨论、推导总结，另方面也采用演示、观察、分析、对比等，培养学生知识迁移、活学活用的能力。五、教学过程：一. 正弦交流电的产生及其变化规律自主学习【思考】 1交流电是怎样产生的？你能否自己画出交流发电机的结构简图并叙述其发电原理？2交变电流有怎样的变化规律？什么因素决定了交变电流表达式的不同？学法指导（先自己独立填写，然后做自我检测。后小组内相互学习交流做法，5分钟时间）1正弦式电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时) 规律物理量函数图象磁通量 电动势e 电压u 电流i 2两个特殊位置的特点(1)线圈平面与中性面重合时 (2)线圈平面与中性面垂直时 3书写交变电流瞬时值表达式的基本思路(1) (2) 特别提醒：（1）.只要线圈平面在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，就产生正弦式交流电，其变化规律与线圈的形状、转动轴处于线圈平面内的位置无关（2）t图象与对应的et图象是互余的自我检测1.【对应目标1】 如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中绕OO轴匀速旋转，产生感应电动势最小的位置是（ ）. A线圈平面与磁力线平行 B线圈平面与磁力线成45角 C线圈平面与磁力线成60角 D线圈平面与磁力线垂直 Babcd2.【对应目标2】处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab垂直。在t=0时刻，线圈平面与纸面重合（如图），线圈的cd边离开纸面向外运动。若规定由abcda方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图线是（ ）3.【对应目标2】正弦交流电源与电阻R、交流电压按照甲图所示的方式连接，R=10，交流电压表的示数是10V，乙图是交变电源输出电压u随时间变化的图象，则（ ）A通过R 的电流i随时间t变化的规律是icos100t（A）B通过R 的电流i随时间t变化的规律是i=cos50t（A）CR两端的电压uR随时间t的变化规律是uR=5cos100t（v）DR两端的电压uR随时间t的变化规律是uR=5cos50t（v）4.【对应目标2】如图甲所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生的交流电如图乙所示，设沿abcda方向为电流正方向，则 ( )A乙图中Oa时间段对应甲图中A至B图的过程B乙图中c时刻对应甲图中的C图C若乙图中d等于0.02 s，则1 s内电流的方向改变50次D若乙图中b等于0.02 s，则交流电的频率为50 Hz合作交流交流发电机的线圈在转动过程中有哪些位置比较特殊，解题中要注意哪些细节呢？（3分钟时间）二描述交变电流的物理量自主学习（阅读教材P34-35，说出描述交变电流的物理量有哪些，能够熟练求出各物理量，并在解题中能够正确区分使用各物理量。 完成思考1.2.3，时间5分钟）【思考】1交流电流表达式中各符号所代表的物理量是什么？如何求解各物理量？ 2交变电流的各物理量之间有怎样的转换关系？3. 在解题中怎样区分应用最大值、有效值、平均值等物理量？ .交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较物理量物理含义重要关系适用情况及说明瞬时值 e i 峰值 Em Im 有效值 E U I 平均值 例1【对应目标3】如图所示，线圈 abcd的面积是005 m2，共100匝，线圈电阻为1 ，外接电阻R=9，匀强磁场的磁感应强度B=T，当线圈以 300 r/min的转速匀速旋转时，求：若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；线圈转过1/30s时电动势的瞬时值多大?电路中电压表和电流表的示数各是多少?自我检测1如图甲所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO以角速度逆时针匀速转动若以线圈平面与磁场夹角45时(如图乙)为计时起点，并规定当电流自a流向b时，电流方向为正则下列四幅图中正确的是 ( )2.【对应目标3】实验室里的交流发电机可简化为如图所示的模型，正方形线圈在水平匀强磁场中，绕垂直于磁感线的OO轴匀速转动今在发电机的输出端接一个电阻R和理想电压表，并让线圈每秒转25圈，读出电压表的示数为10 V已知R10 ，线圈电阻忽略不计，下列说法正确的是 ( )A线圈平面与磁场平行时，线圈中的瞬时电流为零B从线圈平面与磁场平行开始计时，线圈中感应电流瞬时值表达式为isin 50t AC流过电阻R的电流每秒钟方向改变25次D电阻R上的热功率等于10 W3.【对应目标3】矩形线框在匀强磁场内匀速转动过程中，线框输出的交流电压随时间变化的图象如图所示，下列说法中正确的是 ( ) A交流电压的有效值为36 VB交流电压的最大值为36 V，频率为0.25 HzC2 s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量最大D1 s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量变化最快4.一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图10甲所示已知发电机线圈内阻为5.0 ，现外接一只电阻为95.0 的灯泡，如图乙所示，则 ( )A电压表的示数为220 VB电路中的电流方向每秒钟改变50次C灯泡实际消耗的功率为484 WD发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J5. 【对应目标3】一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示由图可知 ( )A该交流电的电压瞬时值的表达式为u100sin (25t) VB该交流电的频率为25 HzC该交流电的电压的有效值为100 VD若将该交流电压加在阻值100 的电阻两端，则电阻消耗的功率是50 W6. 【对应目标2】如图所示，在垂直纸面向里的有界匀强磁场中放置矩形线圈abcd.线圈cd边沿竖直方向且与磁场的右边界重合线圈平面与磁场方向垂直从t0时刻起，线圈以恒定角速度绕cd边沿图示方向转动，规定线圈中电流沿abcda方向为正方向，则从t0到tT时间内，线圈中的电流i随时间t的变化关系图象为下图中的( )7. 【对应目标3】某交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间的关系如图所示如果此线圈和一个R100 的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻，下列叙述正确的是 ( )A交变电流的周期为0.02 sB交变电流的最大值为1 AC交变电流的有效值为1 AD电阻R两端的最大电压为141 V当堂检测1.【对应目标2】一个矩形线圈在匀强磁场中匀角速转动，产生交变电动势的瞬时表达式为e = 10sin4tV ，则（ ）A该交变电动势的频率为2Hz B零时刻线圈平面与磁场垂直Ct=0.25s时，e达到最大值 D在1s时间内，线圈中电流方向改变100次2【对应目标1】下列关于交变电流的说法正确的是（ ）A交变电流的大小和方向都一定随时间变化 B交变电流的有效值就是平均值C线圈平面跟磁场垂直时，穿过线圈的磁通量最大，而感应电动势为零D线圈平面跟磁场平行时，穿过线圈的磁通量为零，而感应电动势为零3【对应目标3】一个矩形线圈的匝数为N匝，线圈面积为S ，在磁感强度为B的匀强磁场中以的角速度绕垂直磁感线的轴匀速转动，开始时，线圈平面与磁场平行。对于它产生的交变电动势，下列判断正确的是（ ）A瞬时表达式为e = NBSsint B有效值为NBSC平均值为NBS D频率为2Pu V1 2 3 4 5Ot/10-2su/V3114【对应目标3】如图所示是某种型号的电热毯的电路图，电热毯接在交变电源上，通过装置P使加在电热丝上的电压的波形如右图所示。此时接在电热丝两端的交流电压表的读数为（ ） A110V B156VC220V D311V5【对应目标3】如图甲所示，A、B为相同的环形线圈，它们共轴且相距很近，A线圈中通有图乙所示的交变电流，则（ ）A在t1时刻，A、B的相互作用力为零B在t1到t2时间内，A、B相互吸引C在t2到t3时间内，A、B相互排斥D在t2时刻，A、B的相互作用力最大6