5.1交变电流教案

qdljs教案2012-2-7第1页共5页5.1交变电流的产生【教学目的】l、交变电流的产生即变化规律。2、会用公式和图像表示交变电流。3、培养学生观察实验能力和思维能力。【教学准备】交流发电机模型、演示电流表、【教学过程】（一）、知识回顾教师：如何产生感应电流？请运用电磁感应的知识，设计一个发电机模型。学生设计：让矩形线圈在匀强磁场中匀速转动。（二）、新课教学：1、交变电流的产生[演示1]：出示手摇发电机模型，并连接演示电流表当线圈在磁场中转动时，电流表的指针随着线圈的转动而摆动，线圈每转动一周指针左右摆动一次。表明：电流强度的大小和方向都做周期性的变化，这种电流叫交流电。2、交变电流的变化规律[演示2]：矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的四个过程分析：线圈bc、da始终在平行磁感线方向转动，因而不产生感应电动势，只起导线作用。（1）线圈平面垂直于磁感线（a图），ab、cd边此时速度方向与磁感线平行，线圈中没有感应电动势，没有感应电流。教师强调指出：这时线圈平面所处的位置叫中性面。qdljs教案2012-2-7第2页共5页中性面的特点：线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，感应电动势最小为零，感应电流为零。（2）当线圈平面逆时针转过900时（b图），即线圈平面与磁感线平行时，ab、cd边的线速度方向都跟磁感线垂直，即两边都垂直切割磁感线，这时感应电动势最大，线圈中的感应电流也最大。（3）再转过900时（c图），线圈又处于中性面位置，线圈中没有感应电动势。（4）当线圈再转过900时，处于图d位置，ab、cd边的瞬时速度方向，跟线圈经过图（b）位置时的速度方向相反，产生的感应电动势方向也跟在（图b）位置相反。（5）再转过900线圈处于起始位置（e图），与a图位置相同，线圈中没有感应电动势。小结：线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次，因此线圈转动一周，感应电流的方向改变两次。提出问题：线圈中的感应电动势的大小如何变化呢？在场强为B的匀强磁场中，矩形线圈边长为L，逆时针绕中轴匀速转动，角速度为ω，从中性面开始计时，经过时间t。线圈转动的线速度为v=ωL/2，转过的角度为θ=ωt，此时ab边线速度v以磁感线的夹角也等于ωt，这时ab边中的感应电动势为eab同理，cd边切割磁感线的感应电动势为ecd：就整个线圈来看，因ab、cd边产生的感应电势方向相同，是串联，所以当线圈平面跟磁感线平行时，即ωt=π/2，这时感应电动势最大值εm=BSω感应电动势的瞬时表达式为e=εmsinωttBltlBlBLVecdsin21sin22tBStBlesinsin2tBltlBlBLVeabsin21sin22qdljs教案2012-2-7第3页共5页可见在匀强磁场中，匀速转动的线圈中产生的感应电动势是按正弦规律变化的。即感应电动势的大小和方向是以一定的时间间隔做周期性变化。当线圈跟外电路组成闭合回路时，设整个回路的电阻为R，则电路的感应电流的瞬时值为表达式感应电流瞬时值表达式i=Imsinωt这种按正弦规律变化的交变电流叫正弦式电流3、交流电的图像交流电的变化规律还可以用图像来表示，在直角坐标系中，横轴表示线圈平面跟中性面的夹角（或者表示线圈转动经过的时间t），纵坐标表示感应电动势e（感应电流I）。4、交流发电机（1）发电机的基本组成：①用来产生感应电动势的线圈（叫电枢）②用来产生磁场的磁极（2）发电机的基本种类①旋转电枢式发电机（电枢动磁极不动）②旋转磁极式发电机（磁极动电枢不动）tBStBlesinsin2tRReimsinεqdljs教案2012-2-7第4页共5页无论哪种发电机，转动的部分叫转子，不动的部分叫定子例题：一矩形线圈，面积为s，匝数为N，在场强为B的匀强磁场中绕着中轴oo’做匀速转动，角速度为ω，磁场方向与转轴垂直，当线圈转到中性面开始计时，求：（1）线圈中感应电动势的最大值？（2）线圈中感应电动势随时间变化的表达式？（3）若线圈中的电阻为R，则线圈中的电流的最大值为多少？（4）线圈中的电流瞬时表达式？三、课堂练习：1、交流电的电流--时间图像如图所示，电流为零的时刻是，这些时刻线圈与中性面的夹角为。电流最大的时，这时线圈平面于中性面的夹角为。2、对于正弦交流电，下列说法正确的是：（）A、线圈转动一周，电流大小改变两次B、线圈转动一周，电流大小不变。C、线圈转动一周，电流大小随时改变D、线圈转动一周，电流大小改变四次3、手摇发电机转动时，小灯泡为何一闪一闪的呢？（1）灯泡发光需要一定的电压，当U定Um时，就能使灯泡发光。（2）如图所示，当T1tT2时间内，小灯泡亮了，当T2tT3时间内，小灯泡变暗了，在T3tT4时间内小灯泡又亮了。（3）小灯泡在线圈转动一轴的过程中，闪亮两次。tRNBSRisin)2(律根据闭合电路的欧姆定NBstNBsNeNtBstlBleetlBltBlveemabcd感应电动式的最大值匝时当线圈为对于单匝线圈解：sinsinsin2sin2sin)1(2121abqdljs教案2012-2-7第5页共5页这充分证明：交变电流的强度是随时间做周期变化。