高二物理交变电流的产生和变化规律教案 人教版.doc

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1、高二物理交变电流的产生和变化规律教案一、教学目标：l、理解交变电流产生的原理。2、知道什么是中性面。3、会用公式和图像表示交变电流。二、教学重点：用公式和图像表示交变电流三、教学难点：用公式表示交变电流的方法四、教具1．手摇式交流发电机模型．该发电机可使2.5V小灯泡发光，可使电流表指针摆动．2．可拆式发电机模型．3．多媒体课件五、教学过程：G一、交变电流的产生1、直流电的产生如图所示：当导体棒ab垂直于磁场方向在导轨上滑动时，流过电流表G的电流方向是不变的，这叫直流电。[演示1]出示手摇发电机模型，并连接演示电流表当线圈在磁场中转动时，电

2、流表的指针随着线圈的转动而摆动，线圈每转动一周指针左右摆动一次。2、大小和方向都随时间作周期性变化的电流叫做交流电。3、交变电流的变化规律课件演示：矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的四个过程分析：线圈bc、da始终在平行磁感线方向转动，因而不产生感应电动势，只起导线作用。（1）线圈平面垂直于磁感线（a图），ab、cd边此时速度方向与磁感线平行，线圈中没有感应电动势，没有感应电流。强调指出：这时线圈平面所处的位置叫中性面。（2）当线圈平面逆时针转过900时（b图），即线圈平面与磁感线平行时，ab、cd边的线速度方向都跟磁感线垂直，即两边都垂直切割

3、磁感线，这时感应电动势最大，线圈中的感应电流也最大。（3）再转过900时（c图），线圈又处于中性面位置，线圈中没有感应电动势。（4）当线圈再转过900时，处于图d位置，ab、cd边的瞬时速度方向，跟线圈经过（图2）位置时的速度方向相反，产生的感应电动势方向也跟在（图2）位置相反。（5）再转过900线圈处于起始位置（e图），与a图位置相同，线圈中没有感应电动势。小结：（1）中性面：线圈平面垂直于磁感线的位置叫中性面。中性面的特点：线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，感应电动势最小为零，感应电流为零。线圈每经过中性面一次感应电流方向就改变一次，线

4、圈每转过一周感应电流方向改变两次。二、交流电的图象和变化规律。1、在场强为B的匀强磁场中，矩形线圈边长为l，逆时针绕中轴匀速转动，角速度为ω，从中性面开始计时，经过时间t。线圈转动的线速度为v=ωl/2，转过的角度为θ=ωt，此时ab边线速度v以磁感线的夹角也等于ωt，这时ab边中的感应电动势为同理，cd边切割磁感线的感应电动势为：就整个线圈来看，因ab、cd边产生的感应电势方向相同，是串联，所以当线圈平面跟磁感线平行时，即ωt=π/2，这时感应电动势最大值εm=BSωtwsin感应电动势的瞬时表达式为e=εmsinωt。如线圈匝数为N，则

5、εm=NBSω则，e=εm（εm=NBSω)可见在匀强磁场中，匀速转动的线圈中产生的感应电动势是按正弦规律变化的。即感应电动势的大小和方向是以一定的时间间隔做周期性变化。当线圈跟外电路组成闭合回路时，设整个回路的电阻为R，则电路的感应电流的瞬时值为表达式感应电流瞬时值表达式i=Imsinωt，这种按正弦规律变化的交变电流叫正弦式电流2、交流电的图像交流电的变化规律还可以用图像来表示，在直角坐标系中，横轴表示线圈平面跟中性面的夹角（或者表示线圈转动经过的时间t），纵坐标表示感应电动势e（或电流i）三、交流发电机（1）发电机的基本组成：①用来产

6、生感应电动势的线圈（叫电枢）②用来产生磁场的磁极（2）发电机的基本种类①旋转电枢式发电机（电枢动磁极不动）②旋转磁极式发电机（磁极动电枢不动）无论哪种发电机，转动的部分叫转子，不动的部分叫定子板书设计：一、交流电的产生：强度和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流，俗称交流电。大小：方向：二、正弦交流的产生及变化规律。1、产生：当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生的交流是随时间按正弦规律变化的。即正弦交流。2、中性面：线圈平面垂直于磁感线的位置叫中性面。3、规律：（1）、函数表达式：N匝面积为S的线圈以

7、角速度ω转动，从中性面开始计时，则e=NBSωsinωt。用ε表示峰值NBSω,则e=εsinωt在纯电阻电路中,电流I=sinωt=Isinωt，电压u=Usinωt。4、交流电的图像三、交流发电机：发电机的基本组成：①电枢②磁极发电机的基本种类:①旋转电枢式发电机②旋转磁极式发电机讲练互动例1、矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，产生交流电，当线圈与磁感线方向垂直时穿过线圈的磁通量与产生的感应电动势的大小正确的是（D）A、最大，e最大B、最小，e最小C、最小，e最大D、最大，e最小［例2］在匀强磁场中的矩形线圈从中性面开始匀

8、速转动，穿过线圈平面的磁通量与时间的图像是（C）．思路点拨：本题是考查正弦交流电的图像问题，所以只要把从中性面开始计时的四个特殊位置的各个物理量的变化规律掌握了也就迎刃而解了。完