高中物理交变电流导学案 新人教版选修

1、湖北省洪湖市贺龙高级中学高中物理人教版选修3-1交变电流导学案班级：_ 组别：_ 组名：_ 姓名：_【学习目标】知道正弦交流电的产生原理，知道中性面及其特点。学会推导正弦交流电的瞬时值表达式，能计算正弦交流电的最大值。【重点难点】正弦交流电的产生原理分析及正弦交流电的瞬时值表达式推导。【学法指导】先运用电磁感应的知识定性分析课本中图5.1-3所示的四个画面，找到中性面，分析其特点和交流电的变化规律，再进一步推导正弦式交流电的瞬时值表达式和最大值计算式。【知识链接】 电磁感应的相关知识【学习过程】知识点一：交变电流的产生问题1：什么是交流？什么叫直流？通过发光二极管体验交流电电流的周期性变化。（

2、请大家理解课本中图5.1-3交流发电机的示意图，尝试解答以下问题）问题2：矩形线框转动时，哪些边会产生电动势？问题3：为了便于分析，请你以AB边为对象将这四个立体图改画成正对面观察的平面图，并标出速度方向和电流方向。问题4：在线圈从甲位置到丙位置的过程中，AB边中的电流向哪个方向流动？在线圈从丙位置到甲位置的过程中，AB边中的电流向哪个方向流动？问题5：当线圈转到什么位置时没有电流，线圈平面与磁场方向关系怎样？什么叫中性面？线圈平面在中性面的位置时，穿过线圈平面的磁通量有何特点？请总结中性面的特点。问题6： 当线圈转到什么位置时，线圈中的电流最大？此时穿过线圈的磁通量有何特点？问题7：将上述问

3、题总结后填到下列表格中特殊位置甲乙丙丁磁感应强度B与线圈面积S的关系磁通量的大小电流的方向（字母表示）感应电动势的大小结论：当线圈在 时感应电动势和电流为零， 最大；在 时感应电动势和电流最大， 为0；线圈转动一周，感应电流方向改变 次。知识点二：交变电流的图像和变化规律问题1：在图5.1-3中乙位置时，令磁感应强度为，AB边长为L1，BC边长为L2，匀速转动的角速度为，试求：此时线框切割磁感线产生的电动势的值。（在图中标出此时的电流方向） 问题2：若从甲位置开始计时，经过时间，线圈平面与中性面间的夹角为 ，在图中标出这个角度。试求：此时线框中感应电动势e的表达式。问题3：从以上推导中总结交流

4、发电机的电动势随时 间变化的规律。什么叫峰值？ 问题5:根据上面交流电压的表达式，画出电压随时间变化的曲线，从E经过电阻R流向F的电流记为正，反之为负，并在横轴上标出线圈到达甲、乙、丙、丁几个位置的时刻（线圈在甲图位置时开始计时）。问题6：若开始计时，线圈是从乙位置开始转动的，则电流变化的曲线是怎样的?（在右边画出图形）问题7：正弦交流电是一种最简单又最基本的交变电流，课本中展示了常见的几种交变电流的波形，请记住它们的名称。甲图为：_，乙图为：_，丙图为：_小结：交流发电机产生的交流电是按_规律变化的，其瞬时值的表达式是正弦形式，还是余弦形式取决于_，即：从中性面计时，是正弦形式；从中性面的垂

5、面计时，是余弦形式。两者本质上是一致的，我们称这种交流电为正弦交流电。【当堂检测】（A级）一矩形线圈，在匀强磁场中绕轴转动，线圈中的感应电动势随时间的变化规律如图所示，则：若使其瞬时值表达式为的形式，则应从下列哪个时刻开始计时（ ） （B级）线圈在匀强磁场中转动产生的交流电动势为伏，则下列说法中正确的是（ ）A时，线圈平面垂直于转轴 B. 时，穿过线圈的磁通量最大C时，导线切割磁感线的有效速度最大 D. 时，有最大值V（C级）3.发电机产生的按正弦规律变化的电动势最大值是311V，其线圈共100匝，在匀强磁场中匀速转动的角速度为100（rad/s）求（1）从中性面开始计时，写出电动势的瞬时值表达式（2）此发电机和外电路组成闭合回路时，总电阻为10