高中物理选修32第五章第一节交变电流导学案

第五章第一节交变电流〔1〕一、学习目标：能精确?????说出交变电流的定义，并能区分直流和交变电流。能分析出线圈转动一周过程中电动势和电流方向变化状况，能精确?????找出中性面。能推导出正弦式交变电流瞬时值的表达式，知道峰值、瞬时值的物理意义。二、课前预习1、交变电流〔1〕交变电流〔AC〕：和随时间做周期性变化的电流，简称沟通。〔2〕直流〔DC〕：不随时间变化的电流。2．交变电流的产生〔1〕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，线圈中就会产生电流。如下图。〔2〕中性面：线圈平面与磁场的位置。3．交变电流的变化规律〔1〕正弦〔余弦〕式交变电流①定义：按〔余弦〕规律变化的交变电流，简称②函数和图像：瞬时电动势〔电压、电流〕：e=，u=，i=。表达式中Em、Um、Im分别是电动势、电压、电流的，e、u、i那么是这几个量的。〔2〕其他交变电流：4、预习检测：1．以下各图中，表示为交变电流的是〔〕2．如下图，一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动。那么从该时刻开头，线圈转过90°的过程中〔〕A．穿过线圈的磁通量渐渐增大，感应电动势渐渐减小B．穿过线圈的磁通量渐渐增大，感应电动势渐渐增大C．穿过线圈的磁通量渐渐减小，感应电动势渐渐增大D．穿过线圈的磁通量渐渐减小，感应电动势渐渐减小3．如下图，一单匝闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，转动过程中线圈中产生的感应电动势的瞬时值为eπt(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．线圈转动的角速度C．线圈产生的感应电动势的最大值探究：交变电流的产生如下图，闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴OO’〔OO’在AD、BC边中点的连线上〕匀速转动，结合课本5.13示意图分析、思索并答复下面问题：1．线圈转动过程中哪些边会产生电动势？请尝试画出线圈从该位置开头转过π/6、π/2、5π/6、π、4π/3、3π/2、5π/3、2π角度的正视图〔平面图〕，并标出相应位置时AB、CD边的电流方向。2．线圈转到什么位置时线圈中电流方向会发生转变？此位置平面又叫做什么？3．当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电流最大？4．这些位置磁通量及磁通量的变化率有什么特点？探究：交变电流的变化规律如下图，匀强磁场的磁感应强度为B，一矩形线圈位于匀强磁场中，线圈AB边长l1，BC边长l2。现使线圈绕垂直于磁场方向的轴OO’以角速度ω匀速转动〔OO’与AD、BC中点连线重合〕，试推导线圈在由图示位置转过θ时产生的感应电动势表达式。第五章第一节交变电流〔2〕课后练习1、如图中哪些状况下线圈中产生了沟通电()2、矩形线圈的匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如下图.以下结论正确的选项是〔〕A．在t=0.1s和t=0.3s时，电动势最大B．在t=0.2s和t=0.4s时，电动势转变方向C．电动势的最大值是157VD．在t=0.4s时，磁通量变化率最大，其值为3.14Wb/s3、如下图，矩形线圈边长为ab＝20cm，bc＝10cm，匝数N＝100匝，磁场的磁感应强度B＝0.01T．当线圈以n＝50r/s的转速从图示位置开头逆时针匀速转动时，求(1)线圈中交变电动势瞬时值表达式；(2)从线圈开头计时起，经0.01s时感应电动势的瞬时值．课后练习1、一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，在转动过程中，线框中的最大磁通量为Фm，最大感应电动势为Em，那么以下说法中正确的选项是〔〕A.当穿过线框的磁通量为零时，感应电动势也为零B.当穿过线框的磁通量减小时，感应电动势在增大Фm时，感应电动势等于Emω=Em/Фm2、线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交变电流的图象如下图，由图示可知〔〕A．在A和C时刻线圈处于磁通量变化率最大位置B．在A和C时刻穿过线圈的磁通量为最大C．在B时刻到D时刻线圈转过的角度为π弧度D．假设从B时刻到D时刻经过0.01s，那么在1s内交变电流的方向转变100次3、沟通发电机在工作时电动势为e＝Emsinωt，假设将发电机的转速提高一倍，同时将电枢所围面积减小一半，其他条件不变，那么其电动势变为()A．e′＝Emsineq\f(ωt,2) B．e′＝2Emsineq\f(ωt,2) C．e′＝Emsin2ωtD．e′＝eq\f(Em,2)sin2ωt4、如下图，①、②两个并排放置的共轴线圈，①中通有如下图的沟通电，那么以下推断正确的选项是()A．在t1到t2时间内，①②相吸B．在t2到t3时间内，①②相斥C.t1时刻两线圈间作用力为零D.t2时刻两线圈间吸引力最大5、如下图，单匝矩形线圈的一半放在具有抱负边界的匀强磁场中，线圈轴线OO′与磁场边界重合．线圈按图示方向匀速转动．假设从图示位置开头计时，并规定电流方向沿a→b→c→d→a为正方向，那么线圈内感应电流随时间变化的图像是以下图中的()6．如下图,匀强磁场的磁感应强度B=0.5T，边长L=10cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈电阻r=1Ω，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO’匀速转动，角速度ω=2πrad/s,外电路电阻R=4Ω.求：(1)转动过程中感应电动势的最大值及流过电阻R的电流瞬时值表达式；(2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60°角时的瞬时感应电动势。〔3〕电压表示数；〔4〕线圈转动一周外力所做的功。〔5〕由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60°角过程中通过线圈某一截面的电荷量为多少？第一节交变电流参考答案预习检测：1、ACD2、C3、BCD针对练习1：CD课上练习：1、BCD2、CD3、(1)e＝6.28sin(100πt＋π/6)V

(2)e＝－3.14V课后