第02節(jié) 交變電流的描述1

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1、交變電流 教學目標 知識與技能： (1)使學生理解交變電流的產(chǎn)生原理，知道什么是中性面。 (2)掌握交變電流的變化規(guī)律及表示方法。 (3)理解交變電流的瞬時值和最大值及中性面的準確含義。 過程與方法： (1)掌握描述物理量的三種基本方法(文字法、公式法、圖象法)。 (2)培養(yǎng)學生觀察能力，空間想象能力以及將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖形的能力。 (3)培養(yǎng)學生運用數(shù)學知識解決物理問題的能力。 情感、態(tài)度與價值觀： 培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的思想 教學重點：交變電流產(chǎn)生的物理過程的分析 教學難點：交變電流的變化規(guī)律及應用 教學過程： 新課導入： 今天我們開始學習交變電流，交

2、變電流是電磁感應現(xiàn)象的進一步延伸。 新課教學： (一)探究手搖交流發(fā)電機輸出電流的特點： 實驗一：用手搖交流發(fā)電機對小燈泡供電 現(xiàn)象：小燈泡一閃一閃地發(fā)光 結(jié)論：電流的大小是周期變化的 實驗二：用手搖交流發(fā)電機對并聯(lián)的反向的發(fā)光二極管供電 現(xiàn)象：兩個發(fā)光二極管輪流發(fā)光 結(jié)論：電流的方向是周期變化的 小結(jié)：手搖交流發(fā)電機的輸出電流的大小和方向都隨時間 做周期性的變化。 大小和方向都隨時間做周期性變化的電流叫交變電流，簡稱交流(AC) 方向不隨時間變化的電流稱為直流(DC) 大小、方向均不隨時間變化的電流叫恒定電流。 (二)探究交變電流的產(chǎn)生原理：

3、交流發(fā)電機的構造： 哪些邊切割磁感線？(ab和cd) 問題討論： (1)在轉(zhuǎn)動過程中，哪個位置線圈中沒有電流，哪個位置線圈中沒有電流，哪個位置線圈中電流最大？ 物理學中把線圈平面垂直與磁感線的位置成為中性面。 2、你能判斷出線圈從中性面開始逆時針轉(zhuǎn)動一周中，線框中電流方向的規(guī)律嗎？ 3、你能總結(jié)線圈在轉(zhuǎn)動過程中，電流的方向的變化規(guī)律嗎？ 線圈平面每經(jīng)過中性面時，感應電流的方向就改變一次，線圈轉(zhuǎn)動一周，感應電流的方向改變兩次。 4、你能定性的分析出線圈從中性

4、面轉(zhuǎn)動半周過程中電流的大小變化規(guī)律嗎？ 從中性面開始轉(zhuǎn)動過程中，電流從零逐漸變大到最大，再由最大減小到下一個中性面變?yōu)榱恪? (三)定量分析交變電流的變化規(guī)律： AB長為L1，BC長為L2，轉(zhuǎn)動的角速度為ω，磁感應強度為B。 AB邊產(chǎn)生的感應電動勢： AB邊的線速度：， 當線圈abcd經(jīng)過中性面時開始計時，， 是感應電動勢的最大值，叫做峰值。 由于電動勢按正弦規(guī)律變化，當負載為電燈等用電器時，負載兩端的電壓、通過的電流， 也按正弦規(guī)律變化，， 這種按正弦函數(shù)規(guī)律變化的交變電流叫正弦式交變電流，簡稱正弦式電

5、流。 思考：如果從線框平面與磁感線平行的位置開始計時，那么表達式如何？ 注意：兩個特殊位置的不同特點： (1)線圈平面與中性面重合時，，最大，，，電流方向發(fā)生改變； (2)線圈平面與中性面垂直時，，，最大，最大，電流方向不變； 正弦交變電流是一種最簡單又最基本的交變電流，家庭電路的交變電流就是正弦交變電流。實際中應用的交變電流，不只限于正弦交變電流，它們隨時間變化的規(guī)律是各種各樣的。 例1、 發(fā)電機產(chǎn)生的按正弦規(guī)律變化的電動勢最大值為311V，其線圈共100匝，在勻強磁場中 勻速轉(zhuǎn)動的角速度為100πrad/s，從線圈經(jīng)過中性

6、面開始計時。 (1)寫出當時的瞬時表達式。 (2)此發(fā)電機與外電路組成閉合電路時，總電阻為100Ω，求時的電流。 (3)線圈轉(zhuǎn)過180°的過程中，電動勢的平均值，電動勢達到的最大值各是多少？ (4)磁通量變化率的最大值是多少？ 解：(1)從中性面開始計時， (2)，時，； (3)線圈經(jīng)過180°過程中，磁通量變化，此時，，由法拉第 電磁感應定律得這一過程中的平均電動勢，而，所以=198(V) 當線圈轉(zhuǎn)過90°時，即在時刻時電動勢最大，(V) (4)電動勢最大時，由法拉第電磁感應定律可知磁通量的變化率也最大， 例2、 一正弦交流發(fā)電機的電動勢為，若將此發(fā)電機的轉(zhuǎn)速和磁場均增加一倍，試寫出這時電動勢的表達式。 解：，當轉(zhuǎn)速提高一倍時，磁感應強度增加一倍時，所以，。 小結(jié)：本節(jié)課主要學習了以下幾個問題： (1)矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時，線圈中產(chǎn)生正弦式交變電流。 (2)從中性面開始計時，感應電動勢瞬時值的表達式為e=NBSωsinω t，感應電動勢的最大值為Em=NBSω。 (3)兩個特殊位置的特點；