【公开课】交变电流+课件高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

3.1交变电流教学目标：1、知识目标（1）知道什么是交变流电、知道什么是中性面.

（2）会分析交变电流的产生，掌握交变电流的变化规律（3）会求交变电流的最大值和瞬时值2、能力目标（1）掌握描述物理量的三种基本方法（文字法、公式法、图象法）.（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.（3）培养学生运用数学知识解决处理物理问题的能力.3、情感、态度和价值观目标

结合实际情况培养学生理论联系实际的思想.

教学重点难点

重点：

1、交变电流产生的物理过程的分析.

2、交变电流的变化规律的图象描述。

难点：

１、交变电流的变化规律及应用.

２、图象与实际发动机转动时的一一对应关系的理解。检查预习情况：1.什么是直流电？直流电与恒定电流一样吗？2.什么是交变电流？交变电流与直流电的主要区别在哪？0it0itti1.交变电流（AC）:大小和方向都随时间做周期性的变化.简称交流。2.直流电（DC）：方向不随时间变化的电流0it恒定直流0it脉动直流电新课：一、交变电流的概念3.说明：（1）方向呈周期性变化是判断交流的标准。（大小不变，方向改变的电流也是交流）（2）交变电流经电子电路处理后可变成直流。（3）直流恒定电流：大小和方向不随时间变化的电流

脉动直流：方向不变，大小随时间变化的电流

4、几种常见的交变电流的种类(1)正弦式交流电(2)示波器中的锯齿波扫描电压(3)电子计算机中的矩形脉冲(4)激光通信中的尖脉冲二、交变电流的产生讨论：图示位置1.哪些边切割磁感线?2.向什么方向切割?3、各产生什么方向的？4.总电动势加和还是作差？5.若ab=L1,bc=L2,转动角速度w，线圈产生的电动势多大？思考讨论：为什么矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时线圈里能产生交变电流？交变电流产生示意图：将立体图转化为侧视图来分析1.哪些边切割磁感线?2.向什么方向切割?3、各产生什么方向的？4.总电动势加和还是作差？ABCD1.v∥B，没有边切割磁感线B⊥S，φ最大E=0，I=0--中性面乙ABCDA(B)D(C)a（b）、d（c）边垂直切割磁感应线，2.B∥S，φ=0，E最大，I最大。感应电流DCBA

D(C)A(B)Bv∥B，没有边切割磁感线。3.B⊥S，φ最大没有切割，E=0，I=0a（b）、d（c）边垂直切割磁感应线4.B∥S，φ=0，E最大，I最大感应电流方向ABCDD(C)A(B)BABCDv没有边切割磁感线。对比分析D(C)A(B)BB⊥SΦ最大E=0I=0中性面B∥SΦ=0E、I最大感应电流方向C到DV//BV⊥BD(C)A(B)B每经过中性面一次，电流方向就改变一次。1.中性面：垂直磁场方向的平面．（1）线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大φ=BS，但△φ/△t=0最小，（ab和cd边都不切割磁感线），线圈中的感应电动势为零．（2）线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次．2.线圈平行于磁感线时，φ=0,△φ/△t最大，感应电动势最大。3.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，是产生交变电流的一种方式，不是唯一方式。（例如：线圈不动，磁场按正弦规律变化也可以产生正弦式交变电流）结论：RBrPMNaQbv交变电流的变化规律三、交变电流的变化规律矩形线圈AB、CD宽L1，AD、BC长L2，磁感应强度是B，设线圈平面从中性面开始转动，角速度是ω．经过时间t：BvA(B)D(C)t=0θ线圈与中性面的夹角是多少？AB边的速度多大？课堂讨论：AB边切割磁感线的有效速度多大？AB边中的感应电动势多大？整个线圈中的感应电动势多大？⑥若为N匝线圈，则感应电动势多大？矩形线圈AB、CD宽L1，AD、BC长L2，磁感应强度是B，设线圈平面从中性面开始转动，角速度是ω．经过时间t，求此时的感应电动势.BvA(B)D(C)t=0θv11v⊥中性面θ线圈与中性面的夹角是多少？AB边的速度多大？AB边切割磁感线的有效速度多大？AB边中的感应电动势多大？整个线圈中的感应电动势多大？⑥若为N匝线圈，则感应电动势多大？以线圈经过中性面开始计时（AB和CD边切割磁感线），在时刻t线圈中的感应电动势e

:为电动势在时刻t的瞬时值Em

:为电动势可能达到的最大值——峰值令Em=NBSω

则e=Em

sinωt

若为N匝线圈e=BSωsinωte=NBSωsinωteoEmT/42T/43T/4Tπ/2π3π/22πωtt-Em三、交变电流的变化规律:匝数面积思考：若用上面线圈给外电阻R供电，设线圈本身电阻为r，则负载两端的电压u、流过的电流i随时间变化的规律是怎样的？流过负载的电流：负载两端电压：注意：（1）以上表达形式仅在从中性面开始计时的情况下成立。（2）负载为纯电阻时，才能用欧姆定律推导，故瞬时电流i、瞬时电动势u，只适用于纯电阻。若线圈从中性面的垂面（峰值面）开始计时，在t时刻线圈中的感应电动势是多少？BvA(B)D(C)中性面ωtt=0

v‖v⊥ωt另一种推导方式：说明：物理学中，正弦交变电流与余弦交变电流(本质规律都相同)统称为正弦式交流电负载两端电压变化规律：流过负载的电流变化规律：

Em=NBSω

课堂小结：从中性面开始计时：峰值（最大值）：从瞬时值可以看出：★矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动时，所产生的交变电流按照正弦函数的规律变化，这种交变电流叫正弦式交变电流，简称正弦式电流。从垂直中性面峰值面）开始计时：

电动势瞬时值电流瞬时值负载两端电压例2:如图所示，一半径为r＝10cm的圆形线圈共N=100匝，在磁感应强度

的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的中心轴线OO′以w＝10∏rad/s

的角速度匀速转动，当线圈转至中性面位置(图中位置)时开始计时。(1)写出线圈内所产生的交变电动势的瞬时值表达式。(2)求线圈从图示位置开始在

时的电动势的瞬时值。(3)求线圈从图示位置开始在

时间内的电动势的平均值。例2:如图所示，一半径为r＝10cm的圆形线圈共N=100匝，在磁感应强度

的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的中心轴线OO′以n＝600r/min的转速匀速转动，当线圈转至中性面位置(图中位置)时开始计时。(1)写出线圈内所产生的交变电动势的瞬时值表达式。(2)求线圈从图示位置开始在

时的电动势的瞬时值。(3)求线圈从图示位置开始在

时间内的电动势的平均值。如图甲所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO′以恒定的角速度ω转动。当从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈中产生的交变电流按照图乙所示的余弦规律变化，则在

的时刻A．线圈中的电流最大B．穿过线圈的磁通量为零C．线圈所受的安培力最大D．线圈中的电流为零反映了交变电流的电流(电压)随时间变化的规律，如图所示。四、正