交变电流

交变电流教学目标会观察电流（或电压）的波形图，理解交变电流、直流的概念分析线圈转动1周中电动势和电流方向的变化，能对交变电流的产生有比较清楚的了解，具有运动基本原理解决新情境下问题的能力知道交变电流的变化规律及表示方法，知道交变电流的峰值、瞬时值的物理含义教学重点教学难点交变电流产生的物理过程的分析交变电流的变化规律的图象描述交变电流的变化规律及应用图象与实际发动机转动时的一一对应关系的理解公路旁，旷野上，坚实的钢架托着、吊着粗大的金属线，仿佛由天际而来，向天际而去……这些由发电厂、变电站而来的输电线，将电能输送到乡村、工厂，输送到千家万户。电，每时每刻都在为人类做着巨大贡献。来自发电厂的电有什么特征？我们怎样才能更好的利用它？演示：手摇发电机观察二极管的发光情况单向导电性交替发光通过二极管的电流方向是周期性变化的线框中产生的感应电流方向是变化的理解交流电和直流电的区别了解家庭电路中的电流是交流电交流电和直流电交变电流：大小和方向都随时间做周期性的变化.简称交流（AC）直流电:方向不随时间变化的电流（DC）恒定电流：大小和方向不随时间变化的电流各种电池供给的电流就是直流电交流电与直流电电网供给的交流经过降压后能使小灯泡发光。把示波器的两个输入端接到小灯泡的两端，在荧光屏上会看到灯泡两端的电压随时间变化的曲线。交变电流电网交流变化规律的图像坐标：时间t为横坐标，i或u为纵坐标图象形状：正弦曲线物理意义：反映i或u随时间变的规律交变电流观察下列几个电流与时间的图象,判断哪些是交变电流?（1）（2）（5）交变电流磁极：磁极间形成匀强磁场线圈：转轴垂直于磁场方向交变电流是如何产生的呢？交流发电机模型电刷理解线圈在磁场中匀速转动可以产生正弦交流电理解正弦交流电的磁通量、电动势都随时间做正弦或余弦规律变化正弦交流电的产生方式交变电流产生示意图：ABCD--线圈（切割磁感线）K、L——圆环E、F——电刷使线圈在转动时保持与外电路的连接甲乙丙丁交变电流的产生在线圈由甲转到乙的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？由B→A甲乙交变电流的产生在线圈由丙转到丁的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？由A→B丙丁交变电流的产生理解中性面和与中性面垂直的平面的概念掌握在两种情况下磁通量、磁通量变化率和电动势的特点中性面和与中性面垂直的平面当线圈转到什么位置时线圈中没有电流？转到什么位置时线圈中电流最大？线圈转到甲、丙位置时线圈中没有电流；转到乙、丁位置时线圈中电流最大！甲乙丙丁中性面和与中性面垂直的平面在线圈的转动过程中，穿过线圈的磁通量、线圈中的感应电动势、感应电流有什么特点？线圈经过甲、丙位置时，电流方向发生改变中性面和与中性面垂直的平面中性面：与磁感线垂直的平面①线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大，感应电动势为零，感应电流为零②线圈每经过中性面一次，交流电方向改变一次，线圈每转动一周（交流电的一个周期），两次经过中性面，交流电的方向改变两次。中性面和与中性面垂直的平面整个单匝线框在与中性面垂直位置时产生的感应电动势是多大?磁通量是多大?中性面和与中性面垂直的平面整个单匝线框在中性面位置时产生的感应电流是多大?AB，CD均不切割磁感线故电流为0中性面和与中性面垂直的平面交变电流的具体变化规律是怎样的？掌握任意时刻交流电电动势的表达式能够区分一个表达式代表的线圈初始位置任意时刻的感应电动势设线圈平面从中性面开始转动，角速度是ω．经过时间t，AB、CD宽，AD、BC长，磁感应强度是B.线圈与中性面的夹角是多少？AB边的速度多大？AB边速度方向与磁场方向夹角是多大？AB边中的感应电动势多大？交变电流的变化规律线圈中的感应电动势多大？设线圈平面从中性面开始转动，角速度是ω．经过时间t，AB、CD宽，AD、BC长，磁感应强度是B.交变电流的变化规律若有n匝线框在匀速转动,则整个线框的感应电动势是多少?交变电流的变化规律以线圈经过中性面开始计时，在时刻t线圈中的感应电动势（AB和CD边切割磁感线）若为n匝线圈令则峰值（最大值）t时刻的瞬时值交变电流的变化规律若该线圈给外电阻R供电，设线圈本身电阻为r，则负载两端的电压u、流过的电流i随时间变化的规律是怎样的？流过负载的电流负载两端的电压交变电流变化规律的推导正弦式交变电流线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，可以得到按正弦规律变化的交变电流,这种交变电流叫做正弦式交变电流，简称正弦式电流.在电子技术中也常遇到其他形式的电流家庭电路中的正弦交变电流示波器中的锯齿波扫描电压电子计算机中的矩形脉冲激光通信中的尖脉冲交变电流的变化规律试画出从中性面开始计时的交流电的e-t图及i-t图（规定DCBAD的方向为电动势的正方向）甲乙丙丁交变电流的变化规律若线框从垂直中性面开始计时，在t时刻线圈中的感应电动势是多少？并画出图象。交变电流的变化规律让一个蹄形磁铁靠近白炽灯，观察灯丝，可以看到什么现象？这是什么原因造成的？磁铁靠近白炽灯，发现灯丝颤动。因为通有交变电流的灯丝处在磁场中要受到力的作用，灯丝受到的磁场力的大小、方向都随时间做周期性变化，因而灯丝颤动问题与练习有人说，在下图中，线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大，因而线圈中的感应电动势最大；线圈平面跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量为0，因而感应电动势为0.这种说法对不对？为什么？不对。根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，而与磁通量没有必然联系。问题与练习下图中，设磁感应强度为0.01T，单砸线圈边长AB为20cm，宽AD为10cm，转速n为50r/s，求线圈转动时感应电动势的最大值问题与练习一台发电机在产生正弦式电流。如果发电机电动势的峰值为，线圈匀速转动的角速度为，试写出电动势瞬时值的表达式。如果这个发电机的外电路只有电阻元件，总电阻为2kΩ，电路中电流的峰值为多少？写出电流瞬时值的表达式。电流的峰值电流的瞬时表达式问题与练习如图所示，是一个竖直的矩形导线框，全部处于磁感应强度为B的水平方向的匀强磁场中，线框面积为S，MN边水平，线框绕某竖直固固定轴以角速度匀速转动。在MN边与磁场方向的夹角到达的时刻（图示位置），导线框中产生的瞬时电动势e的大小是多少？标出线框此时电流的方向。已知线框按俯视的逆时针方向转动。方向：KNLMK问题与练习总结交变电流:大小和方向都随时间做周期性的变化正弦式交变电流的规律：电压随时间变化的规律：电流随时间变化的规律：中性面的特点：(从开始计时，)中性面磁通量；电动势，等于最大最小零线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方向就；线圈转动一周，感应电流的方向改变。改变一次两次交流发电机交流发电机的转子发电机的基本组成：①用来产生感应电动势的线圈（叫电枢）发电机的基本种类无论哪种发电机，转动的部分叫转子，不动的部分叫定子旋转电枢式发电机原理图旋转磁极式发电机原理图②用来产生磁场的磁极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）交流发电机【分析】【解答】【点评】ABCD练习【分析】【解答】【点评】ABCD练习【分析】【解答】【点评】练习【分析】【解答】【点评】练习如图所示，ABC是由均匀细导线制成面积为S的等边三角形线框，它以AC为转轴，在磁感应强度为B的恒定的匀强磁场中以恒定的角速度ω转动（俯视为逆时针旋转）,磁场方向与AC垂直指向纸内．请写出从这一时间开始计时,感应电动势随时间变化的关系式.通过线圈在磁场中绕垂直于磁场的轴旋转切割产生的电动势与线圈的形状无关思维拓展