高中物理选修3-2第五章《交变电流》教案.doc

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1、5.1交变电流课题5.1交变电流课型新授课课时1教学目的（一）知识与技能1使学生理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面。2掌握交变电流的变化规律及表示方法。3理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义。（二）过程与方法1掌握描述物理量的三种基本方法（文字法、公式法、图象法）。2培养学生观察能力，空间想象能力以及将立体图转化为平面图形的能力。3培养学生运用数学知识解决物理问题的能力。（三）情感、态度与价值观培养学生用辩证唯物主义的观点认识问题。重难点教学重点交变电流产生的物理过程的分析。教学难点交变电流的变化规律及应用。教学方法通过演示实验，引导学生观察现象、分析实验教学过程教学过程教学过

2、程教师活动学生活动【复习导引】1. 感应电流产生的条件是什么？2. 感应电流的方向如何判断？3. 感应电动势的大小如何计算？4. 感应电流的大小如何计算？ 【新课教学】一、交变电流1.恒定电流的定义是什么？2. 直流电的定义是什么？3.交变电流的定义是什么？例题精析：在如图所示的几种电流随时间变化的图线中，属于交变电流的是（ ），属于正弦交变电流的是 （ ） tiABCD二：1、交变电流的产生右图为交流电发电机的示意图，线圈所在磁场为匀强磁场，设矩形线圈ABCD以角速度绕oo 轴、从线圈平面跟磁感线垂直的位置开始做逆时针方向转动思考：1、中性面位置磁通量、磁通量的变化率、电动势、电流的特点？2

3、、线圈平行于磁场位置磁通量、磁通量的变化率、电动势、电流的特点？三、交变电流的规律由上述分析可知，上述发电机的电动势随时间变化的基本规律：e =Emsint其中时间t从线圈和磁场垂直开始计时的，此时线圈产生的电动势为 ，线圈中的磁通量为 ，线圈所在位置称之为中性面。Em是个常数，表示电动势可能达到的最大值，称为电动势的峰值，是 。由于发电机的电动势按正弦规律变化，那么在只含有电阻的电路中，适用于直流电路的欧姆定律也适用于交变电流电路。其等效电路图如上。设整个电路的电阻为R 则： （提示根据闭合电路的欧姆定律分析）R SE r电流规律： 电压规律： 所以发电机的电动势、电路中的电流与电压的瞬时值

4、与时间的关系可以用正弦曲线来表示，如下图所示： 正弦交流电： 。例题精析：一矩形线圈，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的变化如图所示。下面说法中正确的是 （ ）At1时刻通过线圈的磁通量为零Bt2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大Ct3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D每当e转换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大例题精析：交流发电机工作时的电动势的变化规律为e=EmSint，如果线圈的频率f提高一倍，其它条件不变，则电动 势的变化规律将变化为( )：A。e=EmSin2t B. e=2EmSin2t C. e=2EmSin4t D. e=2E

5、mSint 例题精析： 一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电动势的最大值为311V，线圈在磁场中转动的角速度100rad/s。 （1）写出感应电动势的瞬时值表达式。 （2）若该发电机只与含电阻的负载组成闭合电路，电路的 总电阻为100，试写出通过负载的电流强度的瞬时表达式，在t=1/120s时电流强度的瞬时值为多少？（3）线圈从中性面转过180度的过程中，电动势的最大值、平均值分别是多少？（4）转动过程中磁通量的变化率最大值是多少？四、几种常见的交变电波形（结合交变电流的定义看下图中的交变电流）五、交流发电机的类型交流发电机有两种，即_和 其中转动的部分叫，不动的部分叫发电机转子是由、或其它

6、动力机带动小结：本节课主要学习了以下几个问题：1.交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。 直流电流： 方向不随时间做周期性改变的电流 2.交变电流的变化规律： 方向变化规律-线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次；线圈转动一周，感应电流的方向改变两次。 大小变化规律-按正弦规律变化： e=Emsint Em=BS叫电动势的最大值 i=Imsint Im=Em/R叫电流的最大值 u=Umsint Um=ImR叫电压的最大值 学生代表回答（2分钟）学生预习课本31页回答左边三个问题？（2分钟）学生完成左边的练习（1分钟）学生思考并讨论右侧的四个问题（5分钟）学生思考并作答（3

7、分钟）教师指导学生完成（7分钟）学生小组间讨论思考左侧的问题（4分钟）学生分组讨论并派代表回答（15分钟）学生通过几种波形图理解交变电流的含义（1分钟）学生阅读课本33页科学漫步完成左侧问题（2分钟）教师引导学生对本节进行小结。（3分钟）作业课本P34第3、4、5题 课外训练 1交流发电机的线圈转到线圈平面与中性面重合时，下列说法中正确的是 （ ）A电流将改变方向 B磁场方向和线圈平面平行C线圈的磁通量最大 D线圈产生的感应电动势最大2关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，以下说法中正确的是 （ ）A线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变B线圈每转动一周，感应电

8、流方向就改变一次C线圈平面经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次D线圈转动一周，感应电动势和感应电流方向都要改变一次3如图所示，一个位于xOy平面内的矩形线圈abcd，处在匀强磁场中，线圈的四个边分别与x、y轴平行，当线圈绕Ox轴匀速转动到与xOy平面重合时，线圈中感应电流方向为abcda，并且电流最大.那么关于磁场方向及线圈转动方向（沿x轴负方向观察），下述说法中正确的是A.磁场方向沿x轴正方向，线圈顺时针转动B.磁场方向沿y轴正方向，线圈逆时针转动C.磁场方向沿z轴正方向，线圈逆时针转动D.磁场方向沿y轴正方向，线圈顺时针转动4如图所示，正方形线圈abcd绕对称轴OO在匀强

9、磁场中匀速转动，转动次数n=120 min-1，若已知ab=bc=20 cm，匝数=20，磁感应强度B=0.2 T，求：（1）转动中最大电动势位置； （2）写出交流感应电动势瞬时值的表达式（从中性面开始旋转）。（3）画出e-t图线。（4）从图示位置转过90过程中的平均电动势。5.（2012.安徽卷，23题）图1是交流发电机模型示意图。在磁感应强度为B 的匀强磁场中，有一矩形线图 abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO 转动，由线圈引起的导线 ae和 df分别与两个跟线圈一起绕 OO转动的金属圈环相连接，金属圈环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电话电阻R

10、 形成闭合电路。图2是线圈的住视图，导线ab 和cd 分别用它们的横截面来表示。已知ab 长度为 , 长度为 ,线圈以恒定角速度 逆时针转动。（只考虑单匝线圈）（1）线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个线圈中的感应电动势 的表达式； （2）线圈平面处于与中性面成 夹角位置时开始计时，如图3所示，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势 的表达式； （3）若线圈电阻为r，求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热。（其它电阻均不计） 6：如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=2 T，匝数n=6的矩形线圈abcd绕中心轴OO匀速转动，角速度=200 rad/s。已知ab=0.1 m，bc=0.2 m，线圈的总电阻R=40，试求：（1）感应电动势的最大值，感应电流的最大值；（2）设时间t=0时线圈平面与磁感线垂直，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；（3）画出感应电流的瞬时值i随t变化的图象；（4）当t=30时，穿过线圈的磁通量和线圈中的电流的瞬时值各是多大？（5）线圈从图示位置转过的过程中，感应电动势的平均值是多大？