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5、1交变电流导学案
5、1交变电流导学案

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第 页 共3页 设计人：余 萍 二〇一六年十一月二十八日星期一
黄州西湖中学 物理 学科导学案活页 年级 高二 班级 班 学号 姓名

课题：5、1交变电流
授课教师：余 萍
学科组长:余 萍
教研组长: 余 萍

学习目标：
1. 会观察电流(或电压）的波形图理解交变电流、直流的概念
2. 分析线圈转动1周中电动势和电流方向的变化，能对交变电流的产生有比较清楚的了解，具有运用基本原理解决新情境下问题的能力
3. 知道交变电流的变化规律及表示方法，知道交变电流的峰值、瞬时值的物理含义。
学习重点：交变电流产生的物理过程的分析
学习难点：交变电流的变化规律及应用
学习方法：自主学习、合作探究
教具准备：
学时安排：2学时
学习过程
学习内容
一。交变电流
1、定义：________随时间做_________变化的电流叫做交变电流，简称交流；
（1）________不随时间变化的电流称为直流；
（2）________和____都不随时间变化的电流叫做_________电流;
2、实验
（1）构造：
电枢:
磁体:
转动的部分:
不动的部分：
(2）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?

3、阅读科学漫步，比较旋转电枢式发电机和旋转磁极式发电机

旋转电枢式发电机
旋转磁极式发电机
特点

优缺点

二、交变电流的产生

探究问题：
1、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？

2、当abcd线圈在磁场中绕OO′轴转动时，哪些边切割磁感线?

3、在线圈由甲到乙的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？

4、在线圈由丙到丁的过程中,AB边中电流向哪个方向流动？

5、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的电流最大？

6、线圈转到什么位置时，产生的感应电动势最小?

7、大致画出通过电流表的电流随时间变化的曲线，从E经过负载流向F的电流记为正，反之为负。在横坐标上标出线圈到达甲、乙、丙、丁几个位置时对应的时刻。

小结：（1）中性面——
（2）线圈处于中性面位置时，穿过线圈Φ ，但 。
（3）线圈越过中性面，线圈中方向要改变。线圈转一周，感应电流方向改变 次。
三、交变电流的变化规律
问题: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？
分析:①线圈与中性面的夹角是多少？

②ab边的速度多大?

③ab边速度方向与磁场方向夹角多大？

④ab边速度的感应电动势多大？

⑤此时整个线框中感应电动势多大?

⑥若线圈有N匝时，线框中感应电动势多大？

⑦图示电路中当负载为电灯等纯电阻用电器时，负载两端的电压u、流过的电流I多大？

小结:正弦式交变电流(简称正弦式电流)：

峰值:
瞬时值：
典题深化
1、 交流发电机在工作时电动势e=Emsinωt,若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,则其电动势变为( )
A。e′=Emsin B.e′=2Emsin C。e′=Emsin2ωt D。e′=sin2ωt
2 、如图所示,有一闭合的正方形线圈,匝数N=100匝，边长为10 cm，线圈总电阻为10 Ω。线圈绕OO′轴在B=0。5 T 的匀强磁场中匀速转动，每分钟转1 500转。求线圈平面从图示位置转过30°时,感应电动势的值是多少.

3、如图 (a)所示,形金属导轨水平放置,导轨上跨接一金属棒ab，与导轨构成闭合回路，并能在导轨上自由滑动。在导轨左侧与ab平行放置的导线cd中通以图 (b）所示的交变电流,规定电流方向自c向d为正。则ab棒受到向左的安培力的时间是( )
A.0→t1 B.t1→t2 C.t2→t3 D.t3→t4

学习小结

当堂检测
1、 如图所示图象中属于交流电的有（ ）

2、如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=2 T,匝数n=6的矩形线圈abcd绕中心轴OO′匀速转动,角速度ω=200 rad/s.已知ab=0.1 m，bc=0.2 m,
（1）感应电动势的最大值；
（2）设时间t=0时线圈平面与磁感线垂直，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；

课后练习
1．如图所示的线圈中产生了交变电流的是（　　）

2．一线圈在匀强磁场中匀速转动，在如图所示位置时（　　）
A．穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小
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小,磁通量的变化率最大
D．穿过线圈的磁通量最小,磁通量的变化率最小

第2题图 第3题图
3．一闭合矩形线圈abcd绕垂直于磁感线的固定轴OO′匀速转动，线圈平面位于如图甲所示的匀强磁场中．通过线圈内的磁通量Φ随时间t的变化规律如图乙所示,下列说法正确的是(　　)
A．t1、t3时刻通过线圈的磁通量变化率最大
B．t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变
C．t2、t4时刻线圈中磁通量最大
D．t2、t4时刻线圈中感应电动势最小
4．线圈在匀强磁场中转动产生电动势e＝10sin 20πt V,则下列说法正确的是（　　)
A．t＝0时，线圈平面位于中性面
B．t＝0时，穿过线圈的磁通量最大
C．t＝0时，导线切割磁感线的有效速率最大
D．t＝0.4 s时,e有最大值为10 V
5．如图甲所示,一个矩形线框abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，线框内磁通量Φ随时间t变化的情况如图乙所示，则下列说法中正确的是(　　)

第5题图 第6题图
A．t1时刻线框中的感应电动势最大
B．t2时刻ad的运动方向与磁场方向垂直
C．t3时刻线框平面与中性面重合
D．t4、t5时刻线框中感应电流的方向相同
6．一矩形线圈，在匀强磁场中绕垂直于磁场方向并位于线圈平面的固定轴转动，线圈中产生的感应电动势e随时间t的变化规律如图所示，则下列说法中正确的是（　　)
A．t1和t3时刻穿过线圈的磁通量为零
B．t1和t3时刻穿过线圈的磁通量的变化率为零
C．线圈平面从与磁场方向平行的时刻开始计时
D．每当感应电动势e变换方向时,穿过线圈的磁通量的绝对值都最大
7．如图中各图面积均为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动，能产生正弦式交变电动势e＝BSωsin ωt的图是(　　 )

8．一根长直的通电导线中的电流按正弦规律变化，如图 (a）、(b)所示,规定电流从左向右为正．在直导线下方有一不闭合的金属框，则相对于b点来说,a点电势最高的时刻在( 　　）

A．t1时刻　　B．t2时刻　　C．t3时刻　　D．t4时刻
课后反思

2．交变电流的产生
1．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

3．结论：
（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