第1节交变电流导学案.doc

(完整word版)第1节交变电流导学案
《§5.1交变电流》导学案
主备人:张西永 审核： 授课时间： 班级: 姓名：
【学习目标】

1．认识交变电流
2．理解交变电流的产生原理,掌握交变电流的变化规律
3．掌握交变电流的表示方法，理解交流电的瞬时值，最大值
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
【学习重点】
交变电流产生分析及变化规律的推导
【学习难点】
交变电流的变化规律及应用
自主学习案
1．交变电流： 和 随时间作周期性变化的电流，叫做交变电流,简称交流．下图中_______是直流电,___________是交变电流.

2．正弦式电流
（1）定义:随时间按 规律变化的电流叫做正弦式电流．
（2）正弦式电流产生：当线圈在 磁场中绕 于磁场方向的轴做 转动时，线圈中就产生正弦式电流．
(3）正弦式电流的规律：假定线圈从跟磁感线垂直的平面(也叫中性面）开始转动,则产生的交变电流的瞬时值表达式为i＝Imsinωt；电动势瞬时值的表达式为e＝ ；电压瞬时值表达式为u＝ ．
课堂互动案
探究1 交变电流的产生
【观察与思考】交变电流产生的过程分析.

特殊位置
甲
乙
丙
丁
甲
B与S的关系

磁通量

磁通量变化率

感应电动势

感应电流

4个过程中
甲→乙
乙→丙
丙→丁
丁→甲
Φ的变化

电流方向

规律总结:
（1）在线圈转动时，磁通量最大时，磁通量的变化率__________；磁通量为0时，磁通量变化率_______；感应电动势的大小由_____________________决定,与___________无关.
（2）线圈转动一周，感应电流方向改变______次
（3）中性面：_______________________________，如图有________、_________位置；中性面的相关特点：磁通量___________，磁通量的变化率____________，感应电动势e＝________,________感应电流
探究2 用函数表达式描述交变电流
【思考与讨论1】从中性面计时，t时刻线圈中的感应电动势e的推导.
1．线圈转过的角度为 θ =__________
2．ab边的线速度跟磁感线方向的夹角为______________
3．ab边的线速度大小v=_______________
4．ab边产生的感应电动势eab =_____________________________
5．线圈产生的电动势e =_____________________________
6．N匝线圈产生的电动势e =_____________________________
规律总结：
（1)令Em= ，感应电动势的瞬时值 。若线圈为N匝，，。
（2）若电路为纯电阻，外电阻为R,线圈内阻为r，路端电压的瞬时值为：
则瞬时电流为：i= .负载两端的电压为：u= 。
【例1】有一个10匝正方形线框，边长为20 cm，线框总电阻为1 Ω，线框绕OO′轴以10π 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．

【练1】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，从中性面起经 s，交流电动势的大小为________ V。
探究3 用图象描述交变电流
e
t
【思考与讨论2】在下图中作出感应电动势和磁通量随时间变化的图像。
Φ
t

【例2】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变化率的绝对值最大
D．每当e变换方向时，通过线圈的磁通量绝对值都为最大
【练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，电动势改变方向
C.电动势的最大值是157 V
D.在t=0.4 s时,磁通量变化率最大，其值为3.14 Wb/s
学习札记

课堂检测案
1．如图所示,一线圈在匀强磁场中匀速转动，经过图所示位置时(　　）
A。穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最大
B。穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最大
C。穿过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率最小
D.穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最小
2．如图所示的100匝矩形线框绕OO′轴匀速转动，转速为120r/min。ab=cd=0。2m，ad=bc=0。1m，磁感应强度B＝1T，试求：
（1）线圈中产生的感应电动势的最大值是多少?
(2）感应电动势的瞬时表达式（从图示位置计时）；
（3)线圈与外电路组成闭合电路时，总电阻为100Ω，求电流的瞬时表达式及t=时的电流。

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