§4.7 涡流.doc

5.1 交变电流教学目标（一）知识与技能1会观察电流（或电压）的波形图，理解交变电流、直流的概念。2理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面。3掌握交变电流的变化规律及表示方法。理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义。（二）过程与方法1分析线圈转动1周中磁通量、电动势和电流方向的变化情况，培养学生具有运用基本原理和数学知识解决物理问题的能力。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，掌握描述交变电流的三种基本方法（文字法、公式法、图象法）。（三）情感、态度与价值观通过实验观察，激发学习兴趣，培养良好的学习习惯，体会运用数学知识解决物理问题的重要性二、教材分析本节内容有承上启下的作用，教学重点是运用电磁感应的基本知识，配合相应的演示人，分析交变电流的产生过程，认识交变电流的特点及规律。教学设计流程为下图所示：通过演示引入概念交变电流的产生交变电流的变化规律科学漫步：交变发电机交流电、直流电问题链引导e=Emsint电枢+磁极定子+转子重点: 分析交变电流的产生过程，认识交变电流的特点及其规律难点: 运用楞次定律、法拉第电磁感应定律解决新情境下的问题，理解交变电流的产生过程及其规律与特点。 教学方法:演示法、分析法、归纳法。教具:手摇单相发电机、小灯泡、示波器、多媒体教学课件、示教用大的电流表教学过程（一）引入新课 板书（投影）：5交变电流演示实验（或视频）：用两节干电池给小灯珠供电，同时用手摇发电机连接另一小灯珠，摇动发电机，观察两种情况下小灯珠的发光情况 问题：小灯珠不闪烁与小灯珠的闪烁，说明了什么问题？演示实验（或视频、动画）：用电压表测干电池两极电压，同时将手摇发电机连接电压计，摇动发电机，观察两种情况下电表指针的摆动情况 问题：电表指针不摆动与电表指针左右摆动，说明了什么问题？演示实验（或视频）：手摇发电机连接两个发光二极管（说明：单向导电），摇动发电机，观擦二极管发光情况问题：二极管轮流发光说明什么问题？以上三个问题均由学生观察、比较、思考与讨论后回答。教师可适当提示与点拨。ItIt实验（投影照片）：直流电的波形与正弦式电流的波形请学生比较两种波形的不同，由学生发言。板书（投影）：一、交变电流1方向不随时间变化的电流称为直流 举例：电池供给小灯泡的电流2交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的电流举例：家庭电路中的电流（说明交变电流是生活中常见的）比较：下列各图中电流随时间变化的特点 由同学们根据交变电流的定义来予以辨别与区分。对每个发言同学的认识，要让其充分陈述其观点形成的理由。板书（投影）：一、交变电流1方向不随时间变化的电流称为直流 举例：电池供给小灯泡的电流交变电流：这种大小和方向都随时间做周期性变化电流，叫做交变电流。举例：家庭电路中的电流（说明交变电流是生活中常见的）（二）进行新课1、交变电流的产生问题：交变电流是如可产生的呢？是哪两种形式的能量之间的相互转化？ 首先我们来观察一下交流发电机的结构：示意图（见教材P32图5.31）：形成磁场的磁极、矩形线圈、金属滑环、电刷。将手摇发电机通过实物投影到幕上（或每一小组一个手摇发电机）观察认识各部分结构。将手摇发电机与示波器连接，匀速摇动、观察其波形。：线圈在什么位置时，通过线圈的磁通量最大？在什么位置时，通过线圈的磁通量最小？：在线圈转动过程中，线圈中的磁通量是否会发生变化？如何变化？：线圈在什么位置时，磁通量变化最快？在什么位置时，磁通量变化最慢？（磁通量值最大时变化最慢、磁通量最小时变化最快可通过作等时间间隔的磁通量变化与所用时间的比值来比较；也可以用导体棒在各个位置切割磁感线的有效速度（垂直于磁感应强度方向的速度分量）来比较磁通量的变化的快慢）以线圈平面从中性面开始每转过30为例，比较在相同时间内磁通量变化的值来归纳线圈平面在什么位置上磁通量变化最快？什么位置变化最慢？由学生观察与讨论后得出。当abcd线圈在磁场中绕OO轴转动时，哪些边会产生感应电动势？ ab与cd切割磁感线会产生感应电动势，怎样由立体图画出平面图？线圈由甲转到乙的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？线圈由丙转到丁的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？线圈转到什么位置电流最大，转到什么位置没有电流？这些位置的磁通量及磁通量的变化率等还有什么特点？大致画出通过电流表的电流随时间变化的曲线，从E经过负载流向F的电流记为正，反之为负。并在横坐标上标出线圈到达甲、乙、丙、丁几个位置对应的时刻。大致画出画出线圈的磁通量的t图象。观察动画，形成共识。利用多媒体课件，屏幕上打出中性面概念及交变电流的变化规律：（1）中性面线框平面与磁感线垂直的位置。（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，感应电流方向改变两次。2交变电流的变化规律设线圈平面从中性面开始转动，角速度是。经过时间t，线圈转过的角度是t，ab边的线速度v的方向跟磁感线方向间的夹角也等于t，如右图所示。设ab边长为L1，bc边长L2，磁感应强度为B，这时ab边产生的感应电动势多大?eab=BL1vsint = BL1sint =BL1L2sint此时整个线框中感应电动势多大? e=eab+ecd=BL1L2sint若线圈有N匝时，相当于N个完全相同的电源串联，e=NBL1L2sint，令Em=NBL1L2，叫做感应电动势的峰值，e叫做感应电动势的瞬时值。 根据部分电路欧姆定律，电压的最大值Um=ImR，电压的瞬时值U=Umsint。电动势、电流与电压的瞬时值与时间的关系可以用正弦曲线来表示，如下图所示：来源:Z|xx|k.Com3几种常见的交变电波形（三）小结源:学科 1什么是交变电流，交变电流在什么时候得到最大值？什么时候得到最小值？中性面的位置在哪里？特点：中性面的磁通量最大为m，但e=0。从中性面开始计时，感应电动势瞬时值的表达式为e=NBSsint，感应电动势的最大值为Em=NBS。 （四）实例探究 如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=2 T，匝数n=6的矩形线圈abcd绕中心轴OO匀速转动，角速度=200 rad/s。已知ab=0.1 m，bc=0.2 m，线圈的总电阻R=40，试求：（1）感应电动势的最大值，感应电流的最大值；（2）设时间t=0时线圈平面与磁感线垂直，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；（3）画出感应电流的瞬时