1、5.1 交变电流
●教学目标
1.使学生理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面.
2.掌握交变电流的变化规律及表示方法.
3.理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义.
●教学重点
交变电流产生的物理过程的分析.
●教学难点
交变电流的变化规律及应用.
●教学过程
一、引入新课
［师］出示单相交流发电机，引导学生首先观察它的主要构造.
［演示］将手摇发电机模型与小灯泡组成闭合电路.当线框
快速转动时，观察到什么现象?
［生］小灯泡一闪一闪的.
［师］再将手摇发电机模型与示教电流表组成闭合电路,当线框缓慢转动(或快速摆动)时,观察到什么?
［生］电流
2、表指针左右摆动.
［师］线圈里产生的是什么样的电流？请同学们阅读教材后回答.
［生］转动的线圈里产生了大小和方向都随时间做周期性变化的交变电流.
［师］现代生产和生活中大都使用交流电.交流电有许多优点，今天我们学习交流电的产生和变化规律.
二、新课教学
1.交变电流的产生
［师］为什么矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时线圈里能产生交变电流？
［生］对这个问题有浓厚的兴趣,讨论热烈.
［师］多媒体课件打出下图.当abcd线圈在磁场中绕OO′轴转动时,哪些边切割磁感线?
［生］ab与cd.
［师］当ab边向右、cd边向左运动时,线圈中感应电流的方向如何?
［生］感应电流是沿着
3、a→b→c→d→a方向流动的.
［师］当ab边向左、cd边向右运动时,线圈中感应电流的方向如何?
［生］感应电流是沿着d→c→b→a→d方向流动的.
［师］正是这两种情况交替出现,在线圈中产生了交变电流.当线圈转到什么位置时,产生的感应电动势最大?
［生］线圈平面与磁感线平行时,ab边与cd边线速度方向都跟磁感线方向垂直,即两边都垂直切割磁感线,此时产生感应电动势最大.
［师］线圈转到什么位置时,产生的感应电动势最小?
［生］当线圈平面跟磁感线垂直时,ab边和cd边线速度方向都跟磁感线平行,即不切割磁感线,此时感应电动势为零.
［师］利用多媒体课件,屏幕上打出中性面概念:
(1
4、)中性面——线框平面与磁感线垂直位置.
(2)线圈处于中性面位置时,穿过线圈Φ最大,但=0.
(3)线圈越过中性面,线圈中I感方向要改变.线圈转一周,感应电流方向改变两次.
2.交变电流的变化规律
设线圈平面从中性面开始转动,角速度是ω.经过时间t,线圈转过的角度是ωt,ab边的线速度v的方向跟磁感线方向间的夹角也等于ωt,如右图所示.设ab边长为L1,bc边长L2,磁感应强度为B,这时ab边产生的感应电动势多大?
［生］eab=BL1vsinωt=BL1·ωsinωt=BL1L2sinωt
［师］cd边中产生的感应电动势跟ab边中产生的感应电动势大小相同,又是串联在一起,此时
5、整个线框中感应电动势多大?
［生］e=eab+ecd=BL1L2ωsinωt
［师］若线圈有N匝时,相当于N个完全相同的电源串联,e=NBL1L2ωsinωt,令Em=NBL1L2ω,叫做感应电动势的最大值,e叫做感应电动势的瞬时值.请同学们阅读教材,了解感应电流的最大值和瞬时值.
［生］根据闭合电路欧姆定律,感应电流的最大值Im=,感应电流的瞬时值i=Imsinωt.
［师］电路的某一段上电压的瞬时值与最大值等于什么?
［生］根据部分电路欧姆定律,电压的最大值Um=ImR,电压的瞬时值U=Umsinωt.
［师］电动势、电流与电压的瞬时值与时间的关系可以用正弦曲线来表示,如下图所示:
3.几种常见的交变电波形
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