第五章交变电流1.交变电流导学案

1、5.1交变电流导学案教学目标：1 会观察电流(或电压)的波形图，理解交变电流、直流的概念2分析线圈转动一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，具有运用基本原理解决新情境下问题的能力。3 知道交变电流的变化规律即表示方法，知道交变电流的峰值、瞬时值的物理意义。教学重点：交变电流的产生及表达式的推导教学难点：交变电流的产生及推导学生自主学习：1 交变电流的产生和变化规律和 时间做 化的电流叫做交变电流，简称交流 随时间变化的电流称为直流。大小和方向都不随时间变化的电流叫做 电流2 .中性面：特占磁通量，磁通量的变化量 磁通量的变化率 寸点* 感应电动势 e =， 应电流

2、感应电流方向 线圈转动一周，感应电流方向改变 次3. 正弦式电流的产生和变化规律(1) 产生考虑下面几个问题：1. 图5.1-3中在线圈由甲转到乙的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？2. 在线圈由丙转到丁的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？3. 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的电流最大？4. 大致画出通过电流表的电流随时间变化的曲线，从 E经负载流向F的电流为正，反 之为负。在横坐标上标出线圈到达甲、乙、丙、丁几个位置时对应的时刻。(2) 变化规律根据图回答下面几个问题： 线圈与中性面的夹角是多少？ ab边速度多大？ ab边速度方向与磁场方向夹角多大？ ab边产生感

3、应电动势多大？ 线圈中感应电动势多大？（1）函数形式：N匝面积为S的线圈绕垂直磁场平行线圈平面的轴以角速度转动,从中性面开始计时，则电压 e = NBS，si，（ ；m = NBS）电压 u=IR=l mRsin wte = ；m sin ， 电流 imsin t = I m sin tR R从与中性垂直位置开始计时：（写出对应的表达式）（2）图象：正弦式图像：锯齿形扫描电压波形:矩形脉冲波形:ab=cd=0.2m,例1 矩形线圈abed的边长ab=cd=40cm,bc=da=30cm,共有200匝，以 300r/min的转速在磁感强度为0.2T的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的 中心轴00匀速转

4、动，在t =0时刻处于图所示位置.此线圈产生的感应电 动势最大值V，有效值为E=V，再转过_。出现第一次中性面。a !dx|x： x| Bx b o c x例2如图所示的100匝矩形线框绕OO轴匀速转动，转速为120r/min ad=bc=0.1m,磁感应强度B= 1T,试求：（1）线圈中产生的感应电 x 动势的最大值是多少？（ 2）感应电动势的瞬时表达式；xxx课后巩固练习1、交流发电机在工作时的电动势为 e= Esin 7，若将其线框的转速提高到原来的两倍, 其他条件不变，则其电动势变为（）A.Esin t/ 2B.2 Esin，t/2 C. Esin2D.2 Esin22、矩形线框在匀强

5、磁场内匀速转动过程中， 线框输出的交流电压随时间变化的图像如图所示，下列说法中正确的是（）（A）1 s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量变化最快，（B）2 s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量最大，（C）交流电压的最大值为 36 2 V，频率为0.25Hz,（D）交流电压的最大值为36V,周期为4 s。3、如图13-1-5是某交流发电机产生的交变电流的图像，根据图 像可以判（）A、此交变电流的频率为5HzB此交变电流的周期为0.1sC、将标有“ 12V、3W的灯泡接在此交变电流上，灯泡可以正常发光D、图像上对应的0.15s时刻，发电机中的线圈刚好转至中性面4.如图所示，一正方形线圈ab

6、ed在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对 称轴00匀速转动沿00观察，线圈逆时针转动，已知匀强磁场的 磁感应强度为B,线圈匝数为n，边长为I，电阻为R,转动的角速度 为，则当线圈转至图示位置时（）A.线圈中感应电流方向为 abeda B线圈中感应电流为nBI2 R0C.穿过线圈的磁通量为0 D.穿过线圈的磁通量的变化率为 05. 一个矩形线圈在匀强磁场中转动，产生的感应电动势按正弦规律变化，其瞬时值的表达式为e=220 sin 100 n tV,下列说法中正确的是：（）A.频率是50Hz.当t=0时，线圈平面与中性面重合C.当t=1/100 s时，e的值最大为220 V D .线圈转动的角速度为31

7、4rad/s6、 一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图所示，下面说法中正确的是（）A.t1时刻通过线圈的磁通量为零B.t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大C. t3时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大D. 每当e变换方向时，通过线圈的磁通量绝对值最小7. 一个在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动的线框，当线框转至中性面时开始计时。t1=1/60s，线框中感应电动势为 50V,当t2=1/30s时，线框中感应电动势为 50.3V, 求：（1）感应电动势的最大值；（2）线框转动的角速度的大小；（3）线框中感应电动势的瞬时表达式。8. 匀强磁场的磁感应强度B,边长L的正方形线圈abcd共N匝, 线圈电阻为r ,线圈绕垂直于磁感线的轴 00 以如图所示的角速 度3匀速转动,外电路电阻为R .在答卷图中标出此刻线圈感应电流的方向.（2）转动过程中感应电动势的最