【教科版】2020年高中物理选修3-2学案 第二章 交变电流1交变电流 含答案.doc

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1、学案1　交变电流[学习目标定位]1.会观察电流(或电压)的波形图，理解交变电流和直流的概念.2.理解交变电流的产生过程，会分析电动势和电流方向的变化规律.3.知道交变电流的变化规律及表示方法，知道交变电流的瞬时值、峰值的物理含义．1．感应电动势的大小基本式：E＝N(法拉第电磁感应定律)导出式：E＝BLv(导体切割磁感线时的感应电动势)2．感应电动势的方向基本规律：楞次定律导出规律：右手定则一、交变电流1．恒定电流：大小和方向都不随时间变化的电流．2．交变电流：大小和方向随时间作周期性变化的电流．3．正弦交变电流：电流随时间按正弦函数规律变化的交变电流

2、．二、正弦交变电流的产生和表述1．产生：闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动．2．表述：(1)电动势瞬时值表达式为e＝Em·sin_ωt.(2)当正弦交变电流的负载为灯泡等用电器时，负载两端的电压u、流过的电流i也按正弦规律变化，即u＝Umsin_ωt，i＝Imsin_ωt.解决学生疑难点　　一、交变电流[问题设计]1.把图1所示电路接在干电池的两端时，可以观察到什么现象？图1答案　当接在干电池两端时，只有一个发光二极管会亮．2．把图1中电路接在手摇式发电机两端时，又会观察到怎样的现象？答案　当接在手摇式发电机两端时两个发光二极管间或的闪

3、亮，原因是发电机产生与直流不同的电流，两个发光二极管一会儿接通这一个，一会儿再接通另外一个，电流方向不停地改变．[要点提炼]1．交变电流：方向随时间作周期性变化的电流叫交变电流，简称交流．2．直流：方向不随时间变化的电流叫直流．对直流电流和交变电流的区分主要是看电流方向是否变化．3．图像特点(1)恒定电流的图像是一条与时间轴平行的直线．(2)交变电流的图像有时在时间轴的上方，有时在时间轴的下方，方向随时间作周期性变化．二、正弦交变电流的产生和表述[问题设计]如图2所示是线圈ABCD在磁场中绕轴OO′转动时的截面图．线圈平面从中性面开始转动，角速度为ω

4、.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.设AB边长为L1，BC边长为L2，线圈面积S＝L1L2，磁感应强度为B，线圈转动角速度为ω则：图2(1)甲、乙、丙位置AB边产生的感应电动势各为多大？(2)甲、乙、丙位置整个线圈中的感应电动势各为多大？(3)若线圈有N匝，则甲、乙、丙中整个线圈的感应电动势各为多大？答案　(1)甲：eAB＝0乙：eAB＝BL1vsinωt＝BL1·sinωt＝BL1L2ωsinωt＝BSω·sinωt丙：eAB＝BL1v＝BL1·＝BL1L2ω＝BSω(2)整个线圈中的感应电动势

5、由AB和CD两部分组成，且eAB＝eCD，所以甲：e＝0乙：e＝eAB＋eCD＝BSω·sinωt丙：e＝BSω(3)若线圈有N匝，则相当于N个完全相同的电源串联，所以甲：e＝0乙：e＝NBSωsinωt丙：e＝NBSω[要点提炼]1．正弦式交变电流的产生：将闭合线圈置于匀强磁场中，并绕垂直磁场方向的轴匀速转动．2．正弦式交变电流瞬时值表达式：(1)当从中性面开始计时：e＝Emsin_ωt.(2)当从与中性面垂直的位置开始计时：e＝Emcos_ωt.3．正弦式交变电流的峰值表达式：Em＝NSBω与线圈的形状及转动轴的位置无关．(填“有关”或“无关”)

6、4．两个特殊位置：(1)中性面：线圈平面与磁场垂直．e为0，i为0，Φ最大，为0.(填“0”或“最大”)线圈每次经过中性面时，线圈中感应电流方向都要改变，线圈转动一周，感应电流方向改变两次．(2)垂直中性面：线圈平面与磁场平行．e最大，i最大，Φ为0，最大．(填“0”或“最大”)5．正弦式交变电流的图像及应用：或　　　从中性面计时　　　从垂直中性面(B∥S)计时(1)线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动时，开始计时时线圈所处的位置不同，得到的i－t图像也就不同；(2)分析有关交变电流的图像问题时，要注意从图像中找出两个特殊位置所对应的时刻．一、交变电流的判断

7、例1　如下图所示图像中属于交流电的有(　　)解析　根据交变电流的定义分析，是否属于交变电流关键是看电流方向是否发生变化，而不是看大小．答案　ABC二、正弦式交变电流的产生例2　矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面的轴匀速转动时产生了交变电流，下列说法正确的是(　　)A．当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大B．当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零C．每当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流方向就改变一次D．线框经过中性面时，各边切割磁感线的速度为零解析　线框位于中性面时，线框平面与磁感线垂直，穿过线框的磁通量最大，但此时切割磁感线的

8、两边的速度与磁感线平行，即不切割磁感线，所以电动势等于零，也应该知道此时穿过线框的磁通量的变化率等于零，感应