《交变电流》导学案

1、也第五章交变电流匸1V章首情景导航现代都市之夜，华灯齐放，流光溢彩。街道上，车水马龙，路灯、车灯、霓虹灯、交通信号灯汇成一条条彩虹。住宅区里，万家灯火，电视机播放着精彩的节目，空调机营造着温度适宜的环境，电冰箱制岀沁人心脾的冷 饮，洗衣机在工作，而你在休息这一切，几乎都离不开交变电流，即使某些设备使用直流，但往往也是由交 变电流转换的。那么，交变电流是如何产生的呢？课时5.1交变电流”课程学习目标1. 知道交变电流，能区分直流和交变电流。2. 分析线圈转动一周过程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认识，了解中性面的概念。3. 知道正弦式交变电流的图象描述。4. 知道正弦式

2、交变电动势、电压、电流的瞬时值表达式，理解峰值的意义。*讥系出化，A 期4L杞 豹识徉系梳理1.交变电流交变电流(AC)：大小和方向随时间做周期性变化的电流,简称交流。直流(DC): 方向 不随时间变化的电流2交变电流的产生产生原理：在匀强磁场中，矩形线圈绕在线圈平面内且垂直于磁感线的轴匀速转动，如图所示，线圈中就会产生正弦交变 电流(2)中性面：线圈平面与磁场 垂直 的位置3.交变电流的变化规律(1)正弦式交变电流定义:按正弦规律变化的交变电流，简称正弦式电流图象函数和图象函数瞬时电动势： e=E msin «t瞬时电压： u=U mSin 3t瞬时电流：i=I m sin wt注

3、:表达式中Em、Um、|m分别是电动势、电压、电流的卜计峰值，而e、U、i则是这几个量的 瞬时值 。(2)其他交变电流主题1:交变电流(1)判断是直流电流还是交变电流的依据是什么(2)如图所示，把两个发光颜色不同的发光二极管并联(两者正负极的方向相反)，然后连接到教学用发电机的两端。转动手柄，两个磁极之间的线圈随着转动。转动手柄的速度从慢到快，同时观察发光二极管的发光情况。本实验中，接入两个正负极方向相反的发光二极管能起什么作用主题2:交变电流的产生如图所示，当线圈转动时，电流表的指针会左右摆动，表明流过电流表的电流方向是变化的。(1) 图示中线圈转到什么位置时，线圈中电流方向会发生改变 ？线

4、圈转动一周，电流方向会改变几次?(2) 线圈转到什么位置没有电流？(3)线圈转到什么位置电流最大？主题3:交变电流的变化规律(重点探究)中性向如图所示，已知面积为S的单匝线圈abed在磁感应强度为B的匀强磁场中绕中心轴从中性面开始转动 角速度为3。(1) 根据法拉第电磁感应定律推导一下线圈感应电动势e随时间变化的表达式。，如图所示。那么这个图象的形状(2) 正弦交变电流或电压随时间的变化情况也可以从图象上表示出来是怎样的？根据图象我们可以获取哪些信息计时起点不一样，图象的形状一样吗？3.如图所示，一单匝闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，转动过程中线框中产生的感应电动势的瞬时值

5、为 e=0.5sin 20 t (V),由该表达式可推出的物理量是()。A. 匀强磁场的磁感应强度B. 线框的面积C. 穿过线框的磁通量的最大值D. 线框转动的角速度律如图所示，下列结论正确的是()。A. 在t=0.1 s和t=0.3 s时，电动势最大B. 在t=0.2 s和t=0.4 s时,电动势方向发生改变C. 电动势的最大值是157 VD. 在t=0.4 s时，磁通量变化率最大，其值为3.14 Wb/s护 If A-4&* 41 命債全新视角拓屈拓展一、交变电流峰值和瞬时值的计算N 卜 X1.有一个10匝正方形线框，边长为20 cm，线框总电阻为1 ，线框绕转动，如图所示，垂直于

6、线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5 T00'轴以10 n rad/s的角速度匀速以线框转至图中位置时开始计时，(1) 该线框产生的交变电流的电动势最大值、电流最大值分别是多少(2) 感应电动势随时间变化的表达式是怎样的？拓展二、交变电流平均值的计算2.IR如图所示，匀强磁场B=0.1 T,所用矩形线圈的匝数 N=100,边长lab =0.2 m,lbc=0.5 m,线圈总电阻为R=100 Q,线圈以角速度 3 = 00n rad/s绕00'轴匀速转动。试求当线圈平面从图示位置(与中性面垂直)转过90°的过程中:(1) 线圈中的平均电动势。(2) 通过线圈某截面

7、的电荷量。卓结评价与反M3*£1思维导构建电正號愛燮从齢过中性廊开的计时参考答案第五章交变电流课时5.1交变电流知识体系梳理大小方向方向正弦交变垂直正弦 正弦式电流e=Emsin wtu=Umsin wt i=|msin wtI!峰值|S瞬时值重点难点探究主题1:(1)电流方向是否随时间做周期性变化，是判断是直流电流还是交变电流的依据。电流方向不变的是直流电流，电流大小和方向随时间做周期性变化的是交变电流。当手柄转速很慢时，两个二极管可能都不会发光；当手柄转速适中时，可看到两个发光二极管交替闪烁，这 说明电流的方向在发生变化当手柄转速很快时，可能分不清两个发光二极管是交替闪烁还是均发

8、光。接入的两个正负极方向相反的发光二极管交替闪烁，能说明电路中电流方向发生了变化。主题2:(1)线圈转到与图示位置垂直(即中性面位置)时，电流方向会改变。线圈转动一周，电流方向改变两次。线圈转到与图示位置垂直时电流为零，也就是说电流为零时电流方向将发生改变。(3) 线圈转到图示位置时电流最大。主题3:(1)设线圈从中性面起经时间t转过角度0则e =w此时两边ab、cd的速度方向与磁感线方向的夹角分别为wt和n-w如图所示，它们产生的感应电动势同向相加，整个线圈中的感应电动势为：e=BLabvsin w t+BLabvsin ( n-w )=2BLabvsin wt 因为v= 3弓?代入上式得e

9、=BSw sin co t交变电流或电压随时间变化的图象是一条正弦曲线 ，如题图所示。从图中我们可以找出正弦交变电流或 电压的最大值、周期，也可以根据图线确定线圈任意时刻的感应电动势。如果计时起点选在中性面，则为正弦式图象；如果计时起点选在与中性面垂直的位置，则为余弦式图象。计 时的起点不一样，图象的形状就不一样，但变化规律是一样的。基础智能检测1.ABC 2.BCD 3.CD 4.CD全新视角拓展1.(1)6.28 V 6.28 A(2)e=6.28sin 10 nV(3) 5 .44 V【解析】 交变电流电动势最大值Em=NBSw= 10 >0.5 X).22X10n V=6.28 V电流的最大值 Im=?=6：128 A=6.28 A。由于线框转动是从中性面开始计时的，所以e=Emsin o t=6.28sin 10 nV。线框转过60°时感应电动势 e=EmSin 60 =5.44 V。2.(1