交变电流的描述导学案

1、碣石中学高二年级物理学科活力课堂导学案课题 2-2 交变电流的描述班级姓名学习目标:（1）、掌握用函数表达式描述交变电流;（2）、掌握用图象描述交变电流。教学重点、难点：重点：交变电流。难点：交变电流的原理。第一部分：个体自学12兀1 周期T,频率f,角速度，转速n间的关系：n = f2二f =2二nTT2我国工农业生产和生活用的交变电流：周期是 ，频率是 。在每秒钟内，电流的方向变化次。3交流发电机的线圈在磁场中匀速转动，感应电动势e的变化规律为.若把线圈和电阻 R'连成闭合电路，设总电阻为 R,则电路中电流的瞬时值 i =，电阻R'上的电压瞬时值u= （注意结合上学期知识）

2、第二部分：合作探究【探究一】讨论与交流厂她）；中性面（1）：如图所示是交流发电机线圈截面示意图，标有a的小圆圈表示线圈ab边的横截面，标有 d的小圆圈表示线圈 cd边的横截面。设ab边的长度为| , ad边的长度为，外磁场的磁感应强度为B，线圈平面从中性面开始转动，角速度为3,经时间t。则：1：线圈转过的角度： , ab边的线速度v的方向跟磁感线方向间的夹角为：。2： ab边中的感应电动势： eab =，其中v=。3 :整个线圈的感应电动势：e=4 :若线圈匝数为 N ,则整个线圈的感应电动势：e=设： Em =2NBlv = NBS ，则 e= 上式中的e随着时间而变化，不同时刻有不同的数值

3、，叫做电动势的，Em表示电动势达到的：叫做电动势的峰值。上式表明，电动势按规律变化。实验证明，在只含有电阻的电路中，欧姆定律也适用于交流电路，如果用R表示闭合电路的总电阻，Im表示电路中电流的峰值，用 i表示电路中感应电流的瞬时值，则有i= 外电路中一段导线上的电压同样是按正弦规律变化的。设这段导线的电阻为R，电压瞬时值为u= 【课后思考】如果线圈不是从中性面开始计时，而是与中性面有一个初始夹角,应电动势的瞬时值表达式又怎样来推呢？如图所示，线圈从图中实线位置开始计时，经过时间t,线圈转过的角度：ab边的线速度v的方向跟磁感线方向间的夹角：(31 + ':),其它分析同上。则感【针对训

4、练】用函数表达式描述交变电流(1) . 一台发电机产生的正弦交流电的电动势峰值是156V，线圈从中性面开始匀速转动，其角速度是瞬时电动势 e = 156sin(120n t)N=n X 2 =120 次120 n rad/s,写出电动势瞬时值表达式。在1s内电流方向改变多少次?(2) 闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，转速为 240 r/min，若线圈平面转至与磁场方向平行时的电动势为2 V ,则从中性面开始计时，所产生的交流电动势的表达式为e= V ,电动势的峰值为 V,从中性面1起经48 s,交流电动势的大小为v.【探究二】用图象描述交变电流由上面表达式可得出正弦式电流的电动势e、电流i和电压

5、u随时间变化的图象，如图所示:e=Em sin 3 t=20sin 100 n t V.(4) : ( 10年广东卷)图7是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的(BC)【针对训练】用图象描述交变电流(3) 某线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的交变电动势的图象如图所示。由图可知的信息有哪些? 解:由图象可知，该交变电动势的最大值 Em=20 - 2 V,周期T=0.02 s.1 1频率：f= T =0.02 Hz=50 Hz2n角速度：3 = T =100 n rad/s该交变电动势的瞬时值表达式为:A. 周期是0.01SB. 最大值是311VC. 角速度为100 nD. 表达式为 U

6、=220si n100 ntV）第三部分：小组展示1、各小组组长 展示课前一天 书面上交本小组学习困难点给科代表，科代表转交老师2、由抽签方式决定哪一小组讲述本节知识点并展示小组导学成果，讲述人由小组定3、全班参与讨论，并解决困难点。第四部分：巩固提升1、矩形线圈在匀强磁场中绕着垂直磁感线方向的轴匀速转动，当线圈垂直中性面时，下列说法中正确的是 （ B ）A、穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势最大.E、穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势最大.C、穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势等于零.D、穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势等于零.2、矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于

7、线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势 图所示，则下列说法正确的是（D ）A. tl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为最大C. t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D. 每当e的方向变化时，通过线圈的磁通量绝对值都为最大3通过闭合线圈平面的门-t图象如图所示，下列说法正确的有AA. tl时刻线圈中感应电动势最大B. t2时刻线圈中感应电动势最大C. t3时刻线圈平面与中性面重合D. tl、t3时刻线圈中感应电流方向相同4：处在匀强磁场中的矩形线圈 abed，以恒定的角速度绕 ab边转动， 刻，线圈平面与纸面重合（如图所示）,线圈的ed边离开纸面向外运动。

8、 正，则能反映线圈中感应电流 I随时间t变化的图线是e随时间t的变化规律如右磁场方向平行于纸面并与ab垂直。在t=0时若规定由af bf cf df a方向的感应电流为（C ）00'与磁感线垂直.已知匀强磁场的5如图10- 1 2所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，其转动轴线0学习好资料欢迎下载磁感应强度B= 1T,线圈所围面积 S= 0.1 m2，转速12 r/min.若从中性面开始计时，则线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式应为(C )A. e= 12 n sin 120t(V)B. e= 24 n sin 120 n t(V)C. e= 0.04 n sin0.4 n t(V

9、)D. e= 0.4 n cos2n t(V)6.有一个10匝正方形线框，边长为20 cm,线框总电阻为1 Q,线框绕00 '轴以10冗rad/s的角速度匀速转动,如图所示，垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5 T.问：(1) 该线框产生的交变电流电动势最大值、电流最大值分别是多少？(2) 线框从图示位置转过 60。时，感应电动势的瞬时值是多大？(3) 写出感应电动势随时间变化的表达式.7: 矩形线圈，面积是 0.05m2,共100匝，线圈电阻为 2 Q ,外接电阻为 R=8 Q ,线圈在磁感应强度为B= 1/n T的匀强磁场中以300r/min的转速绕垂直于磁感线的轴匀速

10、转动。如图所示，若从中性面开始计时，求：(1) 线圈中感应电动势的瞬时表达式；(2) 线圈从开始计时经 1/30s时，线圈中电流的瞬时值;(3) 外电路电阻R两端电压的瞬时表达式。(4) 画出电动势随时间变化的图像作业：完成P44: 1 , 2, 3, 4导学(学习)反思:答案一：EmR Em1. e= Emsin 3t RSin wtr sin wt2 .正弦式 简单基本【探究三】 用函数表达式描述交变电流2sin 8 n 21答案四1. C 线圈在磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，可以产生按正弦规律变化的交流电.对于图 示起始时刻，线圈的 cd边离开纸面向纸外运动，速度方向和磁场方向垂直，产生的电动势的瞬时值最大；用右手 定则判断出电流方向为逆时针方向，与规定的正方向相同.所以C对.点评 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，可以产生按正弦规律变化的交流电其中“线圈”无特殊要求，即矩形线圈、圆形线圈等其他形状都可，“绕某一轴匀速转动”，只