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- 2.3.2 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 学案 学案 3 次下载
- 2.4 互感和自感 学案 学案 3 次下载
- 3.2 交变电流的描述 学案 学案 6 次下载
- 3.3 变压器 学案 学案 7 次下载
- 3.4 电能的输送 学案 学案 6 次下载
高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册1 交变电流精品学案
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这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册1 交变电流精品学案
3.1 交变电流 学案一、自主预习1. 交变电流：__________和__________都随时间做__________的电流叫做交变电流。电压和电流随时间按__________变化的交流电叫正弦交流电。2．交流电的产生：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴匀速旋转时，线圈中就会产生__________。课堂探究 情景设问 用示波器或电压传感器先观察电池供给的电压的波形，再观察学生电源交流挡供给的电压的波形。这两种波形各有什么特点？新知探究考点一：交变电流1.交变电流:大小和方向随时间周期性变化的电流,简称交流(AC)。如图所示。其中甲图是正弦式交变电流。2.直流:方向不随时间变化的电流,称为直流(DC)。3.恒定电流:大小和方向不随时间变化的电流。4.图像特点:(1)恒定电流的图像是一条与时间轴平行的直线。(2)交变电流的图像随时间做周期性变化,如正弦交变电流的图像:考点二：交变电流的产生1.产生:闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动,线圈中就产生正弦式交变电流。2.产生过程示意图:（1）线圈在甲位置时没有电流（2）线圈由甲位置转到乙位置的过程中，电流方向为B→A→D→C（3）线圈由乙位置转到丙位置的过程中，电流方向为B→A→D→C（4）线圈由丙位置转到丁位置的过程中，电流方向为A→B→C→D（5）线圈由丁位置回到甲位置的过程中，电流方向为A→B→C→D3.中性面——线圈平面与磁感线垂直时的位置。(1)线圈处于中性面位置时,穿过线圈的Φ最大,但线圈中的电流为零。(2)线圈每次经过中性面时,线圈中感应电流方向都要改变。线圈转动一周,感应电流方向改变两次。4.线圈在两个特殊位置（中性面与垂直中性面）的定义、磁通量、磁通量变化率、电动势、电流情况：思考与讨论：假定线圈沿逆时针方向匀速转动，如图 3.1-3 所示。 我们考虑下面几个问题。（1）在线圈由甲图转到乙图所示位置的过程中，AB 边中电流向哪个方向流动？（2）在线圈由丙图转到丁图所示位置的过程中，AB 边中电流向哪个方向流动？（3）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？解析：（1）在线圈由甲转到乙的过程中，穿过线框的磁通量减小，根据楞次定律判断得知AB中电流方向由B到A．（2）在线圈由丙转到丁的过程中，穿过线框的磁通量减小，根据楞次定律判断得知AB中电流方向由A到B．考点三：交变电流的变化规律1.定义:按正弦规律变化的交变电流,简称正弦式电流。2.从中性面开始计时，交变电流的变化规律注:表达式中Em、Um、Im分别是电动势、电压、电流的峰值,而e、u、i则是这几个量的瞬时值。3. 峰值决定因素:关于它的数值的解释符合科学实际的有: ①②③。① 由线圈匝数n、磁感应强度B、转动角速度ω和线圈面积S决定。②与线圈的形状无关。③与转轴的位置无关4.交变电流的瞬时值表达式推导:线圈平面从中性面开始转动,如图所示,则经过时间t:(1)线圈转过的角度为：ωt。(2)ab边的线速度跟磁感线方向的夹角：θ=ωt。(3)ab边转动的线速度大小：v=ω 。(4)ab边产生的感应电动势(设线圈面积为S)：eab=BLabvsin θ= sin ωt。(5)整个线圈产生的感应电动势：e=2eab=BSωsin ωt,若线圈为n匝,则e=nBSωsin ωt。5.交变电流的图像:(从中性面开始计时)考点四：交流发电机1.发电厂里的交流发电机的构造:基本组成部分是产生感应电动势的线圈（通常叫作电枢）和产生磁场的磁体。发电机的转子（图3.1-8）由蒸汽轮机、水轮机等带动。蒸汽轮机、水轮机等将机械能传递给发电机，发电机将机械能转化为电能，输送给外电路。图3.1-8 三峡电站一台正在吊装的发电机转子2.交流发电机的种类和特点：三、典例精讲例题展示例1想一想：若电流表达式为i=Imsin2ωt，其他条件不变，而使线圈的匝数和转速同时增加一倍，则电流变化规律为（ ）A.i=2Imsin2ωt B.i=4Imsin2ωtC.i=2Imsinωt D.i=4Imsinωt例2在匀强磁场中,一个100匝的闭合矩形金属线圈,绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动,如图所示,穿过该线圈的磁通量随时间按正弦规律变化。则( )A.t=0时,线圈位于中性面位置B.t=0.5 s时,线圈中的磁通量变化率为零C.t=0.8 s时,线圈产生的感应电动势处于减小的过程中D.t=1.0 s时,线圈产生的感应电动势为零四、核心素养专练核心素养专练1. 线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电流如图所示，由图可知( )A．在t1和t3时刻，线圈处于中性面位置B．由图可知线圈转动是在中性面开始计时的C．从t1到t4线圈转过的角度为π弧度D．若从0时刻到t4时刻经过0.02 s，则在1 s内交变电流的方向改变50次2. 如图1所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表．下列说法正确的是( )A．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R1消耗的功率变大B．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表V示数变大C．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电流表A1示数变大D．若闭合开关S，则电流表A1示数变大，A2示数变大3. 一自耦变压器如图1所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a、b间作为原线圈．通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、d间作为副线圈．在a、b间输入电压为U1的交变电流时，c、d间的输出电压为U2，在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中( )A．U2>U1，U2降低B．U2>U1，U2升高C．U2
3.1 交变电流 学案一、自主预习1. 交变电流：__________和__________都随时间做__________的电流叫做交变电流。电压和电流随时间按__________变化的交流电叫正弦交流电。2．交流电的产生：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴匀速旋转时，线圈中就会产生__________。课堂探究 情景设问 用示波器或电压传感器先观察电池供给的电压的波形，再观察学生电源交流挡供给的电压的波形。这两种波形各有什么特点？新知探究考点一：交变电流1.交变电流:大小和方向随时间周期性变化的电流,简称交流(AC)。如图所示。其中甲图是正弦式交变电流。2.直流:方向不随时间变化的电流,称为直流(DC)。3.恒定电流:大小和方向不随时间变化的电流。4.图像特点:(1)恒定电流的图像是一条与时间轴平行的直线。(2)交变电流的图像随时间做周期性变化,如正弦交变电流的图像:考点二：交变电流的产生1.产生:闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动,线圈中就产生正弦式交变电流。2.产生过程示意图:（1）线圈在甲位置时没有电流（2）线圈由甲位置转到乙位置的过程中，电流方向为B→A→D→C（3）线圈由乙位置转到丙位置的过程中，电流方向为B→A→D→C（4）线圈由丙位置转到丁位置的过程中，电流方向为A→B→C→D（5）线圈由丁位置回到甲位置的过程中，电流方向为A→B→C→D3.中性面——线圈平面与磁感线垂直时的位置。(1)线圈处于中性面位置时,穿过线圈的Φ最大,但线圈中的电流为零。(2)线圈每次经过中性面时,线圈中感应电流方向都要改变。线圈转动一周,感应电流方向改变两次。4.线圈在两个特殊位置（中性面与垂直中性面）的定义、磁通量、磁通量变化率、电动势、电流情况：思考与讨论：假定线圈沿逆时针方向匀速转动，如图 3.1-3 所示。 我们考虑下面几个问题。（1）在线圈由甲图转到乙图所示位置的过程中，AB 边中电流向哪个方向流动？（2）在线圈由丙图转到丁图所示位置的过程中，AB 边中电流向哪个方向流动？（3）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？解析：（1）在线圈由甲转到乙的过程中，穿过线框的磁通量减小，根据楞次定律判断得知AB中电流方向由B到A．（2）在线圈由丙转到丁的过程中，穿过线框的磁通量减小，根据楞次定律判断得知AB中电流方向由A到B．考点三：交变电流的变化规律1.定义:按正弦规律变化的交变电流,简称正弦式电流。2.从中性面开始计时，交变电流的变化规律注:表达式中Em、Um、Im分别是电动势、电压、电流的峰值,而e、u、i则是这几个量的瞬时值。3. 峰值决定因素:关于它的数值的解释符合科学实际的有: ①②③。① 由线圈匝数n、磁感应强度B、转动角速度ω和线圈面积S决定。②与线圈的形状无关。③与转轴的位置无关4.交变电流的瞬时值表达式推导:线圈平面从中性面开始转动,如图所示,则经过时间t:(1)线圈转过的角度为：ωt。(2)ab边的线速度跟磁感线方向的夹角：θ=ωt。(3)ab边转动的线速度大小：v=ω 。(4)ab边产生的感应电动势(设线圈面积为S)：eab=BLabvsin θ= sin ωt。(5)整个线圈产生的感应电动势：e=2eab=BSωsin ωt,若线圈为n匝,则e=nBSωsin ωt。5.交变电流的图像:(从中性面开始计时)考点四：交流发电机1.发电厂里的交流发电机的构造:基本组成部分是产生感应电动势的线圈（通常叫作电枢）和产生磁场的磁体。发电机的转子（图3.1-8）由蒸汽轮机、水轮机等带动。蒸汽轮机、水轮机等将机械能传递给发电机，发电机将机械能转化为电能，输送给外电路。图3.1-8 三峡电站一台正在吊装的发电机转子2.交流发电机的种类和特点：三、典例精讲例题展示例1想一想：若电流表达式为i=Imsin2ωt，其他条件不变，而使线圈的匝数和转速同时增加一倍，则电流变化规律为（ ）A.i=2Imsin2ωt B.i=4Imsin2ωtC.i=2Imsinωt D.i=4Imsinωt例2在匀强磁场中,一个100匝的闭合矩形金属线圈,绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动,如图所示,穿过该线圈的磁通量随时间按正弦规律变化。则( )A.t=0时,线圈位于中性面位置B.t=0.5 s时,线圈中的磁通量变化率为零C.t=0.8 s时,线圈产生的感应电动势处于减小的过程中D.t=1.0 s时,线圈产生的感应电动势为零四、核心素养专练核心素养专练1. 线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电流如图所示，由图可知( )A．在t1和t3时刻，线圈处于中性面位置B．由图可知线圈转动是在中性面开始计时的C．从t1到t4线圈转过的角度为π弧度D．若从0时刻到t4时刻经过0.02 s，则在1 s内交变电流的方向改变50次2. 如图1所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表．下列说法正确的是( )A．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R1消耗的功率变大B．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表V示数变大C．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电流表A1示数变大D．若闭合开关S，则电流表A1示数变大，A2示数变大3. 一自耦变压器如图1所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a、b间作为原线圈．通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、d间作为副线圈．在a、b间输入电压为U1的交变电流时，c、d间的输出电压为U2，在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中( )A．U2>U1，U2降低B．U2>U1，U2升高C．U2
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