资源描述：
《2021_2022版高中物理第五章交变电流1交变电流学案新人教版选修3_220210319244.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、高考交变电流目标导航思维脉图1.会观察电流(或电压)的波形,理解交变电流和直流的概念。(物理观念)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。(科学思维)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。(科学探究)4.通过对交变电流的认识,领略自然界的奇妙与和谐,发展对科学的好奇心与求知欲,培养学生的科学素养。(科学态度与责任)必备知识·自主学习一、交变电流图片为某用电器的铭牌,其中输入的AC是什么意思?提示:交流电1.交变电流:大小和方向随时间周期性变化的电流,
2、简称交流(AC)。如图所示。其中甲图是正弦式交变电流。-16-/16高考2.直流:方向不随时间变化的电流,称为直流(DC)。如图所示。3.恒定电流:大小和方向不随时间变化的电流,如图所示。4.图象特点:(1)恒定电流的图象是一条与时间轴平行的直线。(2)交变电流的图象随时间做周期性变化,如正弦交变电流的图象:二、交变电流的产生 线圈通过中性面时,磁通量、电流特点?提示:磁通量最大,电流为零。1.产生条件:在匀强磁场中,矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。2.过程分析(如图所示):-16-/16高考3.中性面
3、:线圈在磁场中转动的过程中,线圈平面与磁场垂直时所在的平面。三、交变电流的变化关系如何理解线圈平面转到中性面时感应电动势为零,而线圈平面与中性面垂直时感应电动势最大呢?提示:根据法拉第电磁感应定律E=n可知,感应电动势的大小不是与磁通量Φ直接对应,而是与磁通量的变化率成正比。虽然线圈经过中性面时磁通量最大,但磁通量的变化率为零,所以感应电动势为零;虽然线圈平面与中性面垂直时磁通量为零,但磁通量的变化率最大,所以感应电动势最大。1.从两个特殊位置开始计时瞬时值的表达式:从中性面位置开始计时从与中性面垂直的位置开
4、始计时磁通量Φ=Φmcosωt=BScosωtΦ=Φmsinωt=BSsinωt感应电动势e=Emsinωt=NBSωsinωte=Emcosωt=NBSωcosωt-16-/16高考电压u=Umsinωt=sinωtu=Umcosωt=cosωt电流i=Imsinωt=sinωti=Imcosωt=cosωt2.峰值:表达式中的Em、Um、Im分别为电动势、电压和电流可能达到的最大值,叫作峰值。峰值决定因素:关于它的数值的解释符合科学实际的有:①②③。①由线圈匝数n、磁感应强度B、转动角速度ω和线圈面积S决
5、定。②与线圈的形状无关。③与转轴的位置无关。3.正弦式交变电流的图象:4.几种不同类型的交变电流:(1)线圈转一周有两次经过中性面,每转一周电流方向改变一次。(×)(2)当线圈中的磁通量最大时,产生的电流也最大。(×)(3)线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动时产生的交流电是交变电流。(√)-16-/16高考(4)交变电流的瞬时值表达式与开始计时的位置无关。(×)(5)交变电流的图象均为正弦函数图象或余弦函数图象。(×)关键能力·合作学习知识点一 交变电流的产生1.过程分析:(1)如图所示为线圈abcd在磁场中绕轴O
6、O′转动时的截面图,ab和cd两个边切割磁感线,产生电动势,线圈中就有了电流(或者说穿过线圈的磁通量发生变化而产生了感应电流)。(2)具体分析如图所示:甲位置:导体不切割磁感线,线圈中无电流;乙位置:导体垂直切割磁感线,线圈中有电流,且电流从a端流入;丙位置:与图甲位置相同;丁位置:电流从a端流出,这说明电流方向发生了改变;戊位置:与图甲位置相同。线圈这样转动下去,就在线圈中产生了交变电流。2.中性面、中性面的垂面位置的特性及转动过程中各量的变化:中性面中性面的垂面远离中性面靠近中性面-16-/16高考位置线
7、圈平面与磁场垂直线圈平面与磁场平行线圈平面与磁场间夹角变小线圈平面与磁场间夹角变大磁通量最大零减小增大磁通量变化率零最大增大减小感应电动势零最大增大减小线圈边缘线速度与磁场方向夹角0°90°从0°逐渐变大从90°逐渐变小感应电流零最大增大减小电流方向改变不变不变不变提醒:注意表格中的磁通量变化率与对应的电流关系是一致的3.正弦交变电流的产生条件:(1)匀强磁场。(2)线圈匀速转动。(3)线圈的转轴垂直于磁场方向。 按图连接电路,当开关闭合时,观察小灯泡的发光情况。-16-/16高考电路中的电流方向从哪里流向哪
8、里?电流方向是否随时间改变?电路中的电流大小是否随时间改变?提示:电路中的电流从电源的正极经小灯泡流向负极,电流的方向、大小不随时间改变。此电路的大致i-t图象:【典例】如图所示为线圈转动一周的四个特殊位置,试分析讨论:线圈逆时针匀速转动的过程中,哪些边在切割磁感线?感应电动势和感应电流是怎样的?【解题探究】(1)如何判断电路中是否有感应电流?提示:画出磁场中磁感线的分布情况和AB边与CD边瞬时速度
