人教新课标2交变电流导学案

交变电流【学习目标】1．了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．了解正弦式交流电压（或电流）的变化规律。能用感应电动势E=BLv，推导出其瞬时表达式，清楚各量的含义。【学习重点】交变电流产生的物理过程的分析。通过对过程的分析，确定线圈的位置与磁通量、感应电动势、感应电流及其图像的对应关系，培养空间思维能力。【学习难点】交变电流的变化规律及应用。用感应电动势E=BLv，通过分析运算，确定线圈的感应电动势的瞬时值及电路中电流、电压的瞬时值，培养用数学知识解决问题的能力。【学习过程】演示实验：(学习方法：动手实验，仔细观察)1．将手摇发电机模型与示教电流表组成闭合电路,当线框缓慢转动(或快速摆动)时,观察到什么?2．线圈里产生的是什么样的电流？一、交变电流：（学习方法：快速阅读课本P31，认识交流电和直流电，完成下列问题。）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（AC）；的电流，叫做直流(DC)。2．重要的特征：随时间周期性变化是交变电流的最重要的特征。3．下列如图中为交变电流的是（）二．正弦式电流（学习方法：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，然后按要求思考和回答有关问题。）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：①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．②正弦式交变电流的图象是曲线2、正弦式电流产生：（学习方法：借助实验，逐步研究）完成下列表格（先独立完成，再小组交流）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感应电流大小及方向小结：矩形线圈在磁场中匀速转动时，经过两个特殊位置，其特点分别是：(1)线圈平面处于中性面时：磁通量最；磁通量的变化率最；感应电动势；感应电流；电流方向改变。(2)线圈平面与磁场平行时：磁通量最；磁通量的变化率最；感应电动势；感应电流；电流方向不变。[跟踪演练1]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Φ-t图象如图所示，则在时刻（）A．t1，t3线圈通过中性面B．t2，t4线圈中磁通量最大C．t1，t3线圈中磁通量变化率最大D．t2，t4线圈平面与中性面垂直3、正弦式电流的表达式：假设线圈有N匝，Lab＝Lcd＝L1，Lad＝Lbc＝L2．以ω的角速度匀速转动，若从中性面开始计时，经时间t，求此时线圈中的瞬时感应电动势。变式：如图，矩形线圈面积为s，匝数为N，线圈电阻为r，在磁感强度为B的匀强磁场中绕OO`轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R。若从中性面开始计时，经时间t，求（1）回路中的感应电流表达式；（2）电阻R上的电压。小结：线圈从跟磁感线垂直的平面（即中性面）开始转动，则电动势瞬时值的表达式为e＝(其中Em表示)交变电压的瞬时值表达式为u＝交变电流的瞬时值表达式为I＝O′OcdbaB[跟踪演练2]如图所示的100匝矩形线框绕OO′轴匀速转动，角速度为4O′OcdbaB（1）线圈中产生的感应电动势的最大值是多少？（2）从图示时刻开始计时，写出感应电动势的瞬时表达式。【巩固练习】1．如图所示，表示交变电流的图象是（）2．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（）A．t1，t3线圈通过中性面B．t2，t4线圈中磁通量最大C．t1，t3线圈中磁通量变化率最大D．t2，t4线圈平面与中性面垂直3.一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生交流电压为u=220sin100πtV，则()A.它的角速度是100πrad/sB.当t=0时，线圈平面与中性面垂直C.电压的最大值是220VD.当t=s时，电压达到最大值4.交流发电机工作时的电动势的变化规律为e=Emsinωt，如果转子的角速度提高1倍，其他条件不变，则电动势的变化规律将变化为()=Emsin2ωt=2Emsin2ωt=2Emsin4ωt=2Emsinωt5．一台发电机，其线圈为100匝，面积为，线圈处于磁感应强度的匀强磁场中，当线圈以角速度为ω=314rad/s匀速转动时。设中性面为计时零，线圈电阻忽略不计。（1）试写出电动势瞬时值的表达式。（2）如果这个发电机的外电路只有电阻元件，总电阻为2000Ω，电路中电流的峰值是多少？写出电流瞬时值的表达式。（3）t=内感应电动势的平均值；（4）t=内通过电阻R的电荷量。小结反思：