高中物理 第五章 交变电流 5.1 交变电流教案 新人教版选修3.doc

5.1 交变电流 【知识回顾】情景：如图矩形线圈abcd在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕其中轴OO,以的角速度匀速转动。Ab边长为L1, cd边长为L2. (1)图示位置穿过线圈平面的磁通量为 (2)画出此时的俯视图，标出各边的速度方向。（3）此时哪几个边做切割磁感线运动？产生的感应电动势多大？方向怎样？ （4）若线圈由图示位置经过时间t，转过的角度是 ，此时通过线圈平面的磁通量的表达式是 试画出其图像。（5）图像的斜率反映了什么，怎样变化？【学习目标】1通过观察电流（或电压）的波形图，理解交变电流和直流的概念。2能够利用电磁感应的规律分析线圈转动1周过程中四个特殊位置上磁通量、感应电动势和感应电流大小和方向的变化特点，对交变电流的产生有比较清楚的了解。3会用图象表示正弦式交流电压（或电流）的变化规律。能由图像推导出其表达式，清楚各量的含义。【自主学习】一、交变电流： （快速阅读课本P31，认识交流电和直流电，完成下列问题。时间：3分钟）1定义： 和 随时间作周期性变化的电流，叫做交变电流，简称交流，用符号 表示； 的电流，叫做直流，用符号 表示。2、特点： 随时间周期性变化是交变电流的最重要的特征3、如图中 均为交变电流，而 _就不是交变电流二正弦式电流 （先阅读课本P32，了解交流发电机模型的构造和各器件的作用，然后按提纲要求思考和回答有关问题。时间：15分钟）1、定义：随时间按 规律变化的电流叫做正弦式交变电流，简称正弦式电流说明：在我国工农业生产及生活中使用的交变电流都是正弦式电流，但并非只有按正弦规律变化的电流才叫交变电流正弦式交变电流的图象是 曲线2、正弦式电流产生：（1）图5.1-3甲中，穿过线圈平面的磁通量为 画出此时的正视图,标出相应边的速度。 分析AB、BC、CD、DA四个边是否产生感应电动势 计算出此时线圈的感应电动势大小 （2）依次回答图5.1-3中，乙、丙、丁三个位置中的上述4个问题位置磁通量正 视 图各边切割磁感线情况产生的感应电动势（3）在线圈由甲转到乙的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？在线圈由丙转到丁的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？（4）当线圈转到什么位置时线圈中没有电流，转到什么位置时线圈中的电流最大？这些位置磁通量及磁通量的变化率有什么特点？(5)大致画出通过电流表的电流随时间变化的曲线。（设从E经电流表流向F的电流方向记为正，反之为负。转动一周所用时间为T，在横坐标上标出线圈到达甲、乙、丙、丁几个位置时对应的时刻。）3、正弦式电流的表达式：（1）试根据图像写出其数学表达式（2）假设线圈有N匝，LabLcdL1， LadLbcL2以的角速度匀速转动，则任一时刻t线圈中的感应电动势为：（3）假定线圈从跟磁感线垂直的平面（即中性面）开始转动，则产生的电动势瞬时值的表达式为 e (其中Em表示 )电压瞬时值表达式为 u 交变电流的瞬时值表达式为 I 【自我检测】1、有人说：在图5.3-1中，线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大，因而线圈中的感应电动势最大；线圈平面跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量为0，因而感应电动势为0。这种说法对不对？为什么？2、如图所示的100匝矩形线框绕OO轴匀速转动，转速为120r/min。ab=cd=0.2m，ad=bc=0.1m，磁感应强度B1T，试求：OOcdbaB（1）线圈中产生的感应电动势的最大值是多少？（2）感应电动势的瞬时表达式；【你的疑问】【当堂检测】1关于交变电流和直流电的说法中，正确的是（ ）A如果电流大小做周期性变化，则一定是交变电流B直流电的大小可以变化，但方向一定不变C交变电流一定是按正弦或余弦规律变化的D交变电流的最大特征就是电流的方向发生周期性的变化2如图所示，表示交变电流的图象是（ ）3、当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动时：（1）当线圈与磁感线垂直时：磁通量_ _，感应电动势_ ,是电流方向_的位置（2）当线圈与磁感线平行时： 磁通量 ， 感应电动势_ （3）线圈连续匀速转动的过程中：电流的大小和方向都做_ 变化4矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势e-t图象如图所示，则在时刻（ ）At1，t3线圈通过中性面 Bt2，t4线圈中磁通量最大Ct1，t3线圈中磁通量变化率最大 Dt2，t4线圈平面与中性面垂直5矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，穿过矩形线圈的磁通量-t图象如图所示，则在时刻（ ）At1，t3线圈通过中性面 Bt2，t4线圈中磁通量最大Ct1，t3线圈中磁通量变化率最大 Dt2，t4线圈平面与中性面垂直6、一台发电机在产生正弦式电流。如果发电机电动势的峰值