高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-2第五章 交变电流1 交变电流学案设计

选修3-2第五章第1节交变电流导学案

课前预习学案

一、预习目标

1、知道交变电流产生的原理

2、知道交变电流的变化规律及物理量间的关系

二、预习内容

1、交变电流

________和________随时间做_________变化的电流叫做交变电流，简称交流（    ）

________不随时间变化的电流称为直流（    ）

大小和方向都不随时间变化的电流叫做_________电流

2、交变电流的产生

（1）过程分析

（2）中性面：_______________________________

 磁通量___________

           磁通量的变化率____________

     感应电动势e＝________，_______感应电流

           感应电流方向________，线圈转动一周，感应电流方向改变______次

课内探究学案

一、学习目标

1、理解交变电流的产生原理及变化规律；

2、理解描述交变电流几个物理量以及它们之间的关系；

学习重难点：交变电流的产生原理、变化规律及物理量间的关系

二、学习过程

1、为什么矩形线框在匀强磁场中匀速转动，线框里能产生交变电流？

2、交变电流的产生过程中的两个特殊位置及特点是什么？

   (1)中性面：与匀强磁场磁感线垂直的平面叫中性面.线圈平面处于跟中性面重合的位置时；

(a)线圈各边都不切割磁感线，即感应电流等于零；

(b)磁感线垂直于该时刻的线圈平面，所以磁通量最大，磁通量的变化率为零.

(c)交变电流的方向在中性面的两侧是相反的.

(2)线圈平面处于跟中性面垂直的位置时，线圈平面平行于磁感线，磁通量为零，磁通量的变化率最大，感应电动势、感应电流均最大，电流方向不变.

3、交变电流的变化规律：

如图5－1－1所示为矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的四个过程：

　　当以线圈通过中性面对为计时起点时，交变电流的函数表达式：e=Em sinωt，其中Em=2NBLv=NBωS；i=Im sinωt，其中Im=Em/R。

　　当以线圈通过中性面对为计时起点时，交变电流的函数表达式：e=Em sinωt，其中Em=2NBLv=NBωS；i=Im sinωt，其中Im=Em/R。

图5－1－2所示为以线圈通过中性面时为计时起点的交变电流的e－t和i-t图象：

三、反思总结

1.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动（绕与磁场垂直的轴）时，线圈中产生正弦交变电流，从中性面开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为：

e=NBSωsinωt= Emsinωt

e—ωt图线是一条正弦曲线.

2.中性面特点：Φ最大，而e=0.

四、当堂检测

1、交流发电机在工作时电动势为e= Emsinωt ，若将发电机的转速提高一倍，同时将电枢所围面积减少一半，其它条件不变，则电动势为（     ）

A、e= Emsin（ωt/2）  B、e= 2Emsin（ωt/2）

C、e= Emsin2ωt       D、e= Em/2sin2ωt

答案：C

2、如图是一个正弦交变电流的i—t图象，根据这一图象，该交流电的瞬时值表达式为-----------A

答案：i=5sin(5πt)

课后练习与提高

1、如图甲中所示，一矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈所围面积的磁通量Φ随时间t变化的规律如图乙所示，下列论述正确的是（     ）

A、t1时刻线圈中感应电动势最大；

B、t2时刻导线ad的速度方向跟磁感线垂直；

C、t3时刻线圈平面与中性面重合；

D、t4 、t5时刻线圈中感应电流方向相同

答案：B C

2、如图所示，一交流发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动，线圈匝数N=100，线圈电阻r=3Ω，ab=cd=0.5m，bc=ad=0.4m，磁感应强度B=0.5T，

电阻R=311Ω，当线圈以n=300r/min的转速匀速转动时，求：

⑴感应电动势的最大值；

⑵t=0时刻，线圈在图示位置，写出此交变电流电动势的瞬时值表达式；

⑶此电压表的示数是多少？

答案：(1)100πV  (2)e=100πcos(10πt)V  (3)U=220V