高中物理《交变电流》学案 新人教版选修3-2.doc

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1、山东省新泰市汶城中学高二物理选修3-2《交变电流》学案人教版【预习案】自主体验一．交变电流1．交变电流：和随时间做周期性变化的电流．2．直流：不随时间变化的电流．3．中性面：线圈平面垂直于时的位置．二．交变电流的产生1．产生方法：矩形线圈在磁场中绕的轴匀速转动，线圈中就会产生正弦式交变电流(如图所示)．此交变电流按正弦规律变化叫做_____________电流，其电动势的瞬时值表达式为e＝__________，其中Em＝________.预习自测3．下列各图中，哪些情况线圈中能产生交流电(　　)4．下图所示的4种电

2、流随时间变化的图中，属于交变电流的有(　　)5．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，下列说法中正确的是(　)A．在中性面时，通过线圈的磁通量最大B．在中性面时，感应电动势最大C．穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势也为零D．穿过线圈的磁通量为零时，磁通量的变化率也为零【探究案】探究一：正弦交变电流的数学表达式.5-1-1.如图5－1－2甲、乙所示，n匝矩形线圈abcd，其边长分别为ad＝L1，ab＝L2，面积S＝L1·L2，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴OO′以角速度ω匀速转动，从中性

3、面开始计时，经时间t，转动的角度θ＝ωt.⑴利用图乙和所学知识推导出t时刻的电动势表达式e=？此表达式是不是此线圈在转动过程中电动势的瞬时值e随时间t变化的表达式?⑵线圈产生的感应电动势在何时取最大值？此最大值为多少？⑶设线圈的总电阻为r，则线圈中电流的瞬时值表达式为？⑷把此线圈当做电源给外电阻R供电，则路端电压U的表达式为？总结反思探究二：上面情景中若线圈从与磁感线平行开始计时，其E,，U的瞬时值表达式又如何？典例探究题型一：交变电流的产生【例1】单匝矩形线圈abcd放在匀强磁场中，如图所示，ab＝dc＝l1，a

4、d＝bc＝l2，从图示位置起以角速度ω绕不同转轴做匀速转动（）A．以OO′为转轴时，感应电动势e＝Bl1l2ωsinωtB．以O1O1′为转轴时，感应电动势e＝Bl1l2ωsinωtC．以OO′为转轴时，感应电动势e＝Bl1l2ωcosωtD．以OO′为转轴或以ab为转轴时，感应电动势变式训练1．一个平面矩形线圈在绕垂直于磁场的轴转动时，产生的交变感应电动势最大的情况是（）A．线圈平面垂直于磁场B．线圈平面平行于磁场C．磁通量最大时D．磁通量为零时题型二：交变电流的表达式【例2】交流发电机在工作时电动势为e＝Ems

5、inωt，若将发电机的转速提高一倍，同时将电枢所围面积减少一半，其他条件不变，则电动势为()A．B．C．D．变式训练2：如图5－1－5所示，一半径为r＝10cm的圆形线圈共100匝，在磁感应强度的匀强磁场中绕垂直于磁场方向向的中心轴线OO′以n＝600r/min的转速匀速转动，当线圈转至中性面位置时开始计时．求：⑴写出线圈内产生的交变电动势的瞬时值表达式；⑵求线圈从图示位置经s时的电动势瞬时值；⑶求线圈从图示位置经时间s内的电动势的平均值。.5-1-2.题型三：交变电流的图像【例3】处在匀强磁场中的矩形线圈abcd

6、，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab垂直．在t＝0时刻，线圈平面与纸面重合(图5－1－6)，线圈的cd边离开纸面向外运动．若规定由a→b→c→d→a方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图线是()当堂检测1.一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，当线圈通过中性面时(　　)A．线圈平面与磁感线方向垂直B．通过线圈的磁通量达到最大值C．通过线圈的磁通量变化率达到最大值D．线圈中的电动势为零2．如图所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，正确的说法是(　　)A．线圈每转动一周，指针

7、左右摆动两次B．图示位置为中性面，线圈中无感应电流C．图示位置ab边的感应电流方向为a→bD．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零3．如图所示是一个正弦交变电流的i－t图象，根据这一图象，以下说法正确的()A．i＝2sin0.4tAB．i＝2sin5πtAC．i＝0.1s时，线圈平面与磁感线平行D．t＝0.1s时，线圈平面与磁感线垂直课堂小结本堂课学到了什么？【训练案】1.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，所产生的交变电流的波形如右图所示，下列说法中正确的是(　　)A．在t1时刻穿过线圈的磁通量达到峰值B．在t2

8、时刻穿过线圈的磁通量达到峰值C．在t3时刻穿过线圈的磁通量的变化率达到峰值D．在t4时刻穿过线圈的磁通量的变化率达到峰值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5所示．下面说法中正确的是(　　).3.总结反思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