选修3-251交变电流

1、2021-11-2512021-11-252教学目标教学目标v（一）知识与技能（一）知识与技能v1使学生理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面。v2掌握交变电流的变化规律及表示方法。v3理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义。2021-11-253v（二）过程与方法（二）过程与方法v1掌握描述物理量的三种基本方法（文字法、公式法、图象法）。v2培养学生观察能力，空间想象能力以及将立体图转化为平面图形的能力。v3培养学生运用数学知识解决物理问题的能力。2021-11-254v（三）情感、态度与价值观（三）情感、态度与价值观 通过实验观察，激发学习兴趣，培养良好的学习习惯，体会运用数学知

2、识解决物理问题的重要性v教学重点、难点教学重点、难点v重点重点: 交变电流产生的物理过程的分析。v难点难点: 交变电流的变化规律及应用。v教学方法教学方法 演示法、分析法、归纳法。v教具教具 手摇单相发电机、小灯泡、示波器、多媒体教学课件、示教用大的电流表 2021-11-255教学过程教学过程一引入新课一引入新课v1出示单相交流发电机，引导学生首先观察它的主要构造。v2演示：将手摇发电机模型与小灯泡组成闭合电路。当线框快速转动时，观察到什么现象?v3这种大小和方向都随时间做周期性变化电流，叫做交变电流。 2021-11-256二进行新课二进行新课v（一）、单相交流发电机（一）、单相交流发电机

3、v1出示单相交流发电机，引导学生首先观察它出示单相交流发电机，引导学生首先观察它的主要构造。的主要构造。 定子定子转子转子电刷电刷电刷电刷2021-11-257v2、组成：、组成：v用来产生感应电动势的线圈（叫电枢）用来产生感应电动势的线圈（叫电枢） v用来产生磁场的磁极用来产生磁场的磁极 v3、种类、种类 v旋转电枢式发电机旋转电枢式发电机 v旋转磁极式发电机旋转磁极式发电机v转动的部分叫转子，不动的部分叫定子转动的部分叫转子，不动的部分叫定子2021-11-258v实验1：v将手慢摇发电机模型观察示教用大的电流表 指针左右摆动2021-11-259观察小灯泡的发光情况“亮”、“闪”闪闪:

4、:亮亮: :通过灯泡电流大小是变化通过灯泡电流大小是变化说明有电流通过灯泡说明有电流通过灯泡 线框中产生的感应电流强度大小是变化的线框中产生的感应电流强度大小是变化的2021-11-2510（二）交变电流v1.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）v2.直流电:方向不随时间变化的电流（DC）v 恒定电流:大小和方向不随时间变化的电流2021-11-2511v几种常见的交变电波形几种常见的交变电波形2021-11-2512v例题1：观察下列几个电流与时间的图象,判断哪些是交变电流it0(2)it0(1)it0(3)i0t(4)i0t(5)（1）（）（2）（）（5）2021-

5、11-2513（三）交变电流（三）交变电流( (交流电交流电) )的产生的产生v1矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时线圈里能产生交变电流v工作原理 2021-11-2514 为了能更方便地说明问题，我们将立体图转为了能更方便地说明问题，我们将立体图转化为平面图来分析化为平面图来分析. .2021-11-2515(甲甲) BSBS， 最大，最大， E=0 , I=0E=0 , I=0 没有边切割磁感应线没有边切割磁感应线中性面：中性面：线圈平面与磁感线垂直的位置叫线圈平面与磁感线垂直的位置叫做中性面做中性面从中性面开始中性面开始2021-11-2516BSBS，=0=0，E E最大，最大，I I最大

6、，最大， (乙乙)a a（b b）、）、d d（c c）边垂直）边垂直切割磁感应线，切割磁感应线，感应电流方向感应电流方向b b到到a a2021-11-2517(丙丙)BSBS， 最大，最大， E=0 , I=0E=0 , I=0 又见中性面又见中性面2021-11-2518BSBS，=0=0，E E最大，最大，I I最大，最大， 感应电流方向感应电流方向a a到到b b丁2021-11-2519那么整个连续的过程是那么整个连续的过程是 假定从假定从E经过负载流向经过负载流向F的电流为正，反之为的电流为正，反之为负，在坐标上标出线圈达到甲、乙、丙、丁四负，在坐标上标出线圈达到甲、乙、丙、丁四

7、个位置对应的时刻和电流。个位置对应的时刻和电流。0最大最大0反向最大反向最大2021-11-2520a. a. 磁通量磁通量为为0 0b. Eb. E最大，磁通量的变化率最大，磁通量的变化率/t t最大最大 （1 1）（）（甲甲）（丙）中性面（线圈与磁感线垂直的平面）（丙）中性面（线圈与磁感线垂直的平面）（2 2）（乙）（丁）乙）（丁）最大值面（线圈垂直中性面）最大值面（线圈垂直中性面）a. a. 磁通量磁通量最大最大b. Eb. E0 0，磁通量的变化率，磁通量的变化率/t t为零为零c. c. 当线圈转至中性面时，电流方向发当线圈转至中性面时，电流方向发 生改变生改变d. d. 线圈转动一

8、周电流方向改变线圈转动一周电流方向改变两次两次2021-11-2521 以线圈经过以线圈经过中性面开始中性面开始计时，在时刻计时，在时刻t t线圈中的线圈中的感应电动势（感应电动势（abab和和cdcd边切割磁感线边切割磁感线 ）sineNBStmENB S令则有 tEemsin e 为电动势在时刻t的瞬时值， Em为电动势的最大值（峰值）（四）交变电流的变化规律（四）交变电流的变化规律2021-11-2522 成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时，匀速转动 （1）电动势按正弦规律变化tEemsin（2 2）电流按正弦规律变化）电流按正弦规律变化 tIimsin（3）电路上的电压按正

9、弦规律变化 tUumsin 电流 通过R时： tIimsin.RIUiRumm，rREImm2021-11-25232 2、交变电流的变化规律、交变电流的变化规律e=nBssint=Emsint(从中性面开始计时从中性面开始计时)e=nBscost=Emcost(从从BS开始计时开始计时)i=(nBs/R)sint=Imsint(从中性面开始计时从中性面开始计时)i=(nBs/R)cost=Imcost(从从从从BS开始计时开始计时)u=Umsint(从中性面开始计时从中性面开始计时)u=Umcost(从从从从BS开始计时开始计时)(1)(1)感应电动势感应电动势: :(2)感应电流感应电流:

10、(3)外电路电阻两端的电压外电路电阻两端的电压:2021-11-2524（五）交流电的（五）交流电的图像图像2021-11-2525例题例题2 2 一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势随时间的面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势随时间的变化规律如图所示，下面说法中正确的是：变化规律如图所示，下面说法中正确的是：A.A. T T1 1时刻通过线圈的磁通量为零；时刻通过线圈的磁通量为零；B.B. T T2 2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大；时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大；C.C. T T3 3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大；时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大；D.D. 每当每当e e变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为