《交变电流》教案完美版

教学课题：交变电流一．教学目标【知识和技能】1、知道正弦交流电是矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生的．知道中性面的概念．2、掌握交变电流的变化规律及表示方法，理解描述正弦交流电的物理量的物理含义．3、理解正弦交流电的图像，能从图像中读出所需要的物理量．4、理解交变电流的瞬时值和最大值，能正确表达出正弦交流电的最大值、有效值、瞬时值．5、理解交流电的有效值的概念，能用有效值做有关交流电功率的计算．【过程和方法】1、掌握描述物理规律的基本方法——文字法、公式法、图像法．2、培养学生观察能力、空间想象能力、立体图转化为平面图进行处理问题的能力．3、培养学生运用数学知识解决处理物理问题的能力．【情感、态度、价值观】培养学生爱国主义精神及为富民强国认真学习的精神．二．教学重点、难点重点：交变电流产生的物理过程的分析及中性面的特点．难点：交变电流产生的物理过程的分析．三．教学仪器交流发电机模型、演示电流表四．教学方法讲授、演示、探究五．教学过程引入［复习提问］１．感应电动势的大小：基本式：tn导出式：BlV２．感应电动势的方向：基本规律：楞次定律导出规律：右手定则（口诀：“力左电右”）［教师演示］交变电流产生的实验：模型发电机产生的电流，大小和方向在不断的变化，这种电流叫做交变电流．新课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投影显示：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（甲图），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．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90°时（乙图），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90°时（丙图），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90°时，处于图（丁）位置，ab、cd边的瞬时速度方向，跟线圈经过图（乙）位置时的速度方向相反，产生的感应电动势方向也跟在（图乙）位置相反．（5）再转过90°线圈处于起始位置（戊图），与（甲）图位置相同，线圈中没有感应电动势．在场强为的匀强磁场中，矩形线圈边长为l1、l2，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．线圈中的感应电动势的大小如何变化呢？线圈转动的线速度为ω，转过的角度为ωt，此时ab边线速度以磁感线的夹角也等于ωt，这时ab边中的感应电动势为：E=(Bl1l2ω/2)sinωt同理，cd边切割磁感线的感应电动势为：E=(Bl1l2ω/2)sinωt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，这时感应电动势最大值；Em=BSω．感应电动势的瞬时表达式为：e=BSωsinωt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，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为，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），纵坐标表示感应电动势（感应电流）．规律：tSinmtSinIim其中：nBSm，RrImm．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）．无论哪种发电机，转动的部分叫转子，不动的部分叫定子．例题与练习【例1】如图所示各图线中表示交变电流的是【】【误解】选（A），（B），（C），（D）．【正确解答】选（B），（C），（D）．【错因分析与解题指导】大小、方向随时间作周期性变化的电流为交变电流．【误解】选有（A），然而（A）中电流大小虽周期性变化，但方向不变，是直流电流而不是交变电流．【例2】一线圈中产生的正弦交变电流按i=10sin314tA变化，求出当线圈从中性面起转过30°、60°、90°、120°所需时间及对应的电流值．【分析】通过跟正弦交变电流的标准式比较，直接代入计算．【解答】线圈从中性面开始转动产生的正弦交变电流的标准式是i=Imsinωt．式中ωt表示线圈平面对中性面的夹角（单位是rad）．当线圈平面转过的角度θ1=30°时，由得经历的时间和对应的电流值分别为同理，当θ2=60°时，得当θ3=90°时，得当θ4=120°时，得【说明】用公式i=Imsinωt算出的是线圈在转动过程中某位置或某个时刻的电流值，所以它是一个瞬时值表达式．【例3】在匀强磁场中的矩形线圈从中性面开始匀速转动，穿过线圈平面的磁通量与时间t的图象是【】【分析】设匀强磁场的磁感强度为B，矩形线圈abcd的面积为S，如图2所示从中性面位置开始逆时针方向匀速转动．设经时间t转过的角度θ=ωt，转到位置a1d1，画出它的正视图如图3所示．积）可知，在时刻t通过线圈平面的磁通量为【答】C．【说明】磁通量是标量．磁通量的正、负表示它穿过平面的方向．根据图3得出的上述表达式，是规定从左向右穿过平面左侧面（用实线表示）的方向为正．当转过θ=90°后，磁感线将从平面的右侧面（用虚线表示）穿过，磁通量为负．高考资源网(ww线圈转动时，穿过线圈的磁通量，线圈中产生的感应电动势随时间变化的对照关系，如图4所示．练习1．一矩形线圈在匀强磁场中转动，当线圈平面跟中性面重合的瞬间，下列说法正确的是（）A．电流方向改变B．磁通量为零C．圈中磁通量的变化率最大D．线圈没有边切割磁感线2．如图所示，线圈abcd绕ab和cd的中点的连线OO′转动，OO′与匀强磁场垂直，线圈的单位长度的电阻值为定值，为了使线圈中电流值增为原来的2倍，可采用的办法有（）A．使线圈绕cd边转动B．使线圈的面积增为原来的2倍C．使磁感强度和转速增加为原来的2倍D．使磁感强度减为原来的1/2，转速增为原来的4倍小结1、交流电的产生强度和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流．2、交流电的变化规律感应电动势的瞬时表达式为：．感应电流瞬时值表达式：．3、交流电的图像4、交流发电机（1）发电机的基本组成：①电枢．②磁极．（2）发电机的基本种类:①旋转电枢式发电机．②旋转磁极式发电机．作业六．教学反思：版权所有：高考资源网()dcbaOO′不论何时，都要尽可能让思考与反省预见到突发的激情，这于审慎者可轻而易举做到。心烦意乱之时，首先要做的就是意识到这一点。先控制住自己的情绪，下决心不再使之加剧。有了这种高明的防范，就能很快终止怒气。要懂得制怒之法，且止息于当止之时：奔跑时停下来最难；狂怒时保持头脑清醒也一样难。过分激动，不论程度高低，都会影响理智。一旦对发怒有了这种警醒，就不会使你因怒气而失控，也不会使你损害良好的辨别力。谨慎地驾驭情绪，就能很好地控制它。你将是马背上第一个理智的人。智者最没有耐性，因为学识减少了他们的耐心。知识渊博的人很难被取悦。俄庀泰特斯告诉我们，生活最重要的准则在于懂得如何忍受一切。他认为这是智慧的一半真谛。容忍愚蠢需要极大的耐心。有时最令我们痛苦的人正是我们最依赖的人，这帮助我们战胜自我。耐心能带来无可估量的内心平静；而内心平静是世间的福祉。不懂得如何容忍他人的人如果还能忍受他自己的话，就应当独处。