2020_2021学年高中物理第二章交变电流1交变电流学案教科版选修3_22021022421.doc

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1、1．交变电流[学习目标]　1.了解恒定电流和交变电流的概念．　2.知道交变电流的产生过程和电动势与电流方向的变化规律．(重点)　3.理解正弦交变电流的变化规律及表达式，知道中性面、瞬时值的概念．(重点、难点)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，称为恒定电流．2．交变电流(1)定义：大小和方向随时间做周期性变化的电流，称为交变电流，简称交流电．(2)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，简称正弦交流电．二、正弦交流电的产生和表述1．产生：闭合矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生的感应电流就是正弦交流电．2．描述函数图像瞬时电动

2、势：e＝Emsin_ωt瞬时电压：u＝Umsin_ωt瞬时电流：i＝Imsin_ωt最大值表达式：Em＝NBSω.-15-3．中性面：线圈平面与磁场垂直的位置．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)交变电流指的是正弦交流电．(×)(2)教室的照明电路中所用的是正弦式交流电．(√)(3)电流方向做周期性变化的电流就是交变电流．(√)(4)只要闭合线圈在匀强磁场里匀速转动就一定产生正弦交变电流．(×)(5)正弦交变电流的函数形式与计时起点有关．(√)(6)当线圈中的磁通量为零时，产生的电流也为零．(×)2．下列四个图像中不属于交流电的是(　　)D　[A、B、C中e的方向均做周

3、期性变化，故它们属于交流电，D中e的大小变化而方向不变，属直流电．]3．如图所示，一线圈在匀强磁场中匀速转动，经过图示位置时(　　)A．穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最大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大，磁通量的变化率最小D．穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最小-15-A　[由图可知线圈平面与磁感线平行，应处于垂直于中性面的平面，此时穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最大，所以A选项正确．]交变电流的产生1.产生在匀强磁场中，绕垂直磁场方向的轴匀速转动的线圈中产生的是交变电流，实验装置如图所示．2．过程分析(如图所示)线圈由甲位置转到乙位

4、置过程中，电流方向为b→a→d→c.线圈由乙位置转到丙位置过程中，电流方向为b→a→d→c.线圈由丙位置转到丁位置过程中，电流方向为a→b→c→d.线圈由丁位置转到甲位置过程中，电流方向为a→b→c→d.3.两个特殊位置对比-15-位置中性面中性面的垂面磁通量最大零磁通量变化率零最大感应电动势零最大线圈边缘切割磁感线的有效速度零最大感应电流零最大电流方向改变不变【例1】　如图所示，(1)→(2)→(3)→(4)→(5)过程是交流发电机发电的示意图，线圈的ab边连在金属滑环K上，cd边连在金属滑环L上，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接

5、．下列说法正确的是(　　)A．图(1)中，线圈平面与磁感线垂直，磁通量变化率最大B．从图(2)位置开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系是i＝ImsinωtC．当线圈转到图(3)位置时，感应电流最小，且感应电流方向改变D．当线圈转到图(4)位置时，感应电动势最小，ab边感应电流方向为b→aC　[将立体图转化为平面图来分析，如图所示．图甲中，线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，但磁通量变化率最小，故A错误；从图乙位置开始计时，则t＝0时线圈产生的感应电动势最大，形成的感应电流最大，线圈中的电流i随时间t变化的关系是i＝Imcosωt，故B错误；当线圈转到图丙位置时，线圈位于中性面位置，此

6、时感应电流最小，且感应电流方向改变，故C正确；当线圈转到图丁位置时，感应电动势最大，根据右手定则可知ab边感应电流方向为b→a，故D错误．]-15-线圈在匀强磁场中转动问题的分析方法(1)分析线圈在不同时刻的位置及穿过它的磁通量、磁通量的变化率情况，利用右手定则或楞次定律确定感应电流的方向．(2)搞清两个特殊位置的特点①线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ最大，＝0，e＝0，i＝0，电流方向将发生改变．②线圈平面与中性面垂直时，S∥B，Φ＝0，最大，e最大，i最大，电流方向不改变．[跟进训练]训练角度1：交变电流的产生1．(多选)下列各图中，线圈中能产生交变电流的有(　　)A　　　　　　

7、　BC　　　　　　　DBCD　[B、C、D中当线圈在磁场中转动时，穿过线圈的磁通量变化，会产生感应电流，而A中线圈转动时，穿过线圈的磁通量始终为零，无感应电流产生，故B、C、D正确．]训练角度2：对中性面特点的理解2．(多选)如图甲所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴OO′以恒定的角速度ω-15-转动．从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈中产生的交变电流按照如图乙所示的余弦规律变化，则在t＝时刻(　　)甲　　　　　　　　乙A