《交变电流》设计5

《交变电流》教学设计教学目标：1．理解交变电流的产生原理2．掌握交变电流的变化规律及表示方法3．理解交流电的瞬时值，最大值及中性面的概念4．培养观察能力、空间想象能力以及立体图转化为平面图形的能力教学重点：交变电流产生的物理过程分析教学难点：交变电流的变化规律及应用教学方法：启发引导讲授教学用具：发动机模型教学过程：（一）引入新课（二）新课教学1.交变电流恒定电流：大小和方向都不随时间而改变的电流。交变电流：方向随时间周期性变化的电流。与直流电相比，交流电有许多优点，如：可以利用变压器升高或降低电压，利于长途传输；可以驱动结构简单，运行可靠的感应电动机。2.交变电流的产生演示实验：手摇发电机使小灯泡发亮课件观察交变电流的产生。结论：（1）线圈转动过程中电流的大小做周期性变化，中性面位置（B⊥S）最小，与中性面垂直的位置（B∥S）最大。（2）线圈每经中性面一次，感应电流方向改变一次，线圈转动一周，感应电流方向改变两次。3.交变电流的变化规律设线圈从中性面以角速度ω开始转动，经时间t，线圈转过θ=ωt，此时V与B夹角也为θ，令ab=dc=L，ad=bc=L′，则线圈面积S=LL′。此时，ab与dc边产生的电动势大小均为BLVSinωt，整个线圈中产生的瞬时电动势大小为：e=2BLVSinωt，又V=，有：令Em=BωS有：（Em最大值）若电路总电阻为R，则瞬时电流为：同理可得电路的某段电压的瞬时值。结论：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，产生的感应电流是按正弦规律变化的，这种交变电流叫正弦交流电。4.交变电流的图象（1）正弦交流电图象（可用示波器观察到）（2）几种常见的交变电流波形5.例题（1）有人说，线圈平面转到中性面的瞬间穿过线圈磁通量最大，因而线圈中感应电动势最大；线圈平面与中性面垂直的瞬间，穿过线圈中磁通量为零，因而线圈中感应电动势为零，这种说法对不对？为什么？解析：这种说法不对。在中性面时，各边都不切割磁感线，电动势为0，在与中性面垂直的位置，线圈切割磁感线的速度最大，电动势最大。（2）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，线圈中产生的感应电动势e随时间t的变化如图，则说法正确的是（D）A．t2时刻通过线圈的磁通量最大；B．t1时刻通过线圈的磁通量为零；C．t3时刻通过线圈的磁通量的变化率最大；D．每当电动势变换方向时，通过线圈的磁通量都为最大。（3）边长为20cm正方形线圈绕对称轴OO′在匀强磁场中匀速转动，转速为n=120r/min，磁感应强度为B=，求转动中最大感应电动势及其位置。若以图示位置为计时起点，写出电动势的瞬时表达式e=π（4）发电机的转子是匝数为100匝，边长为20cm的正方形线圈，将它置于磁感应强度B=的匀强磁场中，绕着垂直于磁场方向的轴以ω＝100πrad/s的角速度转动，当线圈平面与磁场方向垂直时开始计时。线圈和外电路的总电阻R＝100Ω。①写出交流电流瞬时值表达式②线圈从计时开始，转过π/3过程中通过线圈某一截面的电荷量为多少？在中性面时，，转过π/3时，，，通过导体截面的电荷量6.练习（1）某交流发电机正常工作时，电动势E=Emsinωt，当磁感应强度增大到原来的2倍，转速变为原来的1/3，其它条件不变时，感应电动势的表达式为（2）对于如图所示的电流i随时间t作周期性变化的图象，下列说法中正确的是（AC）A.电流大小变化，方向不变，是直流电B.电流大小、方向都变化，是交流电C.电流最大值为，周期为D.电流大小变化，方向不变，不是直流电，是交流电（3）面积为S的矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，从中性面起以角速度ω匀速转动，在t时刻线圈磁通量的瞬时值为（B）A、BS B、BScosωt C、BSsinωt D、BS/sinωt（4）如图所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁感线的轴匀速转动，已知线圈在转动中产生的感应电动势最大值为(V)，转动的角速度为ω(rad/s)。若线圈转到图示位置开始计时，那么下列四个式子中正确表达了该线圈上产生的电动势e随时间变化的函数式是（BC）=sinωt=cosωt=sin(ωt+π/2)=cos(ωt+π/2)（5）一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交流电的图象如图所示，由图可以知道（BD）时刻线圈处于中性面位置时刻穿过线圈的磁通量为零时刻穿过线圈的磁通量为零时