交变电流的描述导学案

学习好资料欢迎下载碣石中学高二年级物理学科活力课堂导学案课题 2-22-2交变电流的描述班级姓名学习目标:（1）、掌握用函数表达式描述交变电流;（2）、掌握用图象描述交变电流。教学重点、难点：重点：交变电流。难点：交变电流的原理。第一部分：个体自学12兀1 周期 T,频率 f,角速度，转速 n 间的关系：n = f2二f=2 二nTT2我国工农业生产和生活用的交变电流：周期是 _ ，频率是 _ 。在每秒钟内，电流的方向变化次。3交流发电机的线圈在磁场中匀速转动，感应电动势 e 的变化规律为_ .若把线圈和电阻 R连成闭合电路，设总电阻为 R,则电路中电流的瞬时值 i =_ _ _ ，电阻 R上的电压瞬时值u=（注意结合上学期知识）第二部分：合作探究【探究一】讨论与交流（1）：如图所示是交流发电机线圈截面示意图，标有a 的小圆圈表示线圈 ab 边的横截面，标有 d 的小圆圈表示线圈 cd 边的横截面。设 ab 边的长度为|, ad 边的长度为，外磁场的磁感应强度为 B，线圈平面从中性面开始转动，角速度为3,经时间 t。则：1：线圈转过的角度： _ , ab 边的线速度 v 的方向跟磁感线方向间的夹角为：。2： ab 边中的感应电动势： eab=，其中 v=。3 :整个线圈的感应电动势： e=_4 :若线圈匝数为 N ,则整个线圈的感应电动势：e=_设：Em=2NBlv = NBS，则 e= _上式中的 e 随着时间而变化，不同时刻有不同的数值，叫做电动势的，Em表示电动势达到的：叫做电动势的峰值。上式表明，电动势按规律变化。实验证明，在只含有电阻的电路中，欧姆定律也适用于交流电路，如果用R 表示闭合电路的总电阻，Im 表示电路中电流的峰值，用 i 表示电路中感应电流的瞬时值，则有i= _厂她）；中性面学习好资料欢迎下载外电路中一段导线上的电压同样是按正弦规律变化的。设这段导线的电阻为R，电压瞬时值为 u= _学习好资料欢迎下载【课后思考】如果线圈不是从中性面开始计时，而是与中性面有一个初始夹角,应电动势的瞬时值表达式又怎样来推呢？如图所示，线圈从图中实线位置开始计时，经过时间 t,线圈转过的角度：ab 边的线速度 v 的方向跟磁感线方向间的夹角：(31 + :),其它分析同上。【针对训练】用函数表达式描述交变电流(1). 一台发电机产生的正弦交流电的电动势峰值是156V，线圈从中性面开始匀速转动，其角速度是120nrad/s,写出电动势瞬时值表达式。在1s 内电流方向改变多少次?(2)闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，转速为 240 r/min，若线圈平面转至与磁场方向平行时的电动势为2 V ,则从中性面开始计时， 所产生的交流电动势的表达式为e=_ V ,电动势的峰值为 _ V,从中性面1起经 48 s,交流电动势的大小为_V.【探究二】用图象描述交变电流由上面表达式可得出正弦式电流的电动势e、电流 i 和电压 u 随时间变化的图象，如图所示:【针对训练】用图象描述交变电流(3) 某线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的交变电动势的图象如图所示。由则感瞬时电动势 e = 156sin(120nt)N=nX2 =120 次e=Emsin3t=20sin 100nt V.(4): ( 10 年广东卷) 图 7 是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的(BC)学习好资料欢迎下载图可知的信息有哪些? 解:由图象可知，该交变电动势的最大值 Em=20 -2V,周期 T=0.02 s.1 1频率：f=T=0.02HZ=50 HZ2n角速度：3=T=100nrad/s该交变电动势的瞬时值表达式为:学习好资料欢迎下载5如图 10- 1 2 所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，其转动轴线A.周期是 0.01SB.最大值是 311VC.角速度为 100nD.表达式为 U=220si n100 ntV）第三部分：小组展示1、 各小组组长 展示课前一天 书面上交本小组学习困难点给科代表，科代表转交老师2、 由抽签方式决定哪一小组讲述本节知识点并展示小组导学成果，讲述人由小组定3、 全班参与讨论，并解决困难点。第四部分：巩固提升1、矩形线圈在匀强磁场中绕着垂直磁感线方向的轴匀速转动，当线圈垂直中性面时，下列说法中正确的是（ B ）A、穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势最大.E、穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势最大.C、穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势等于零.D、穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势等于零.2、 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 图所示，则下列说法正确的是（D ）A.tl 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为最大C.t3 时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D.每当 e 的方向变化时，通过线圈的磁通量绝对值都为最大3 通过闭合线圈平面的门-t 图象如图所示，下列说法正确的有AA.tl 时刻线圈中感应电动势最大B.t2 时刻线圈中感应电动势最大C.t3 时刻线圈平面与中性面重合D.tl、t3 时刻线圈中感应电流方向相同4：处在匀强磁场中的矩形线圈 abed，以恒定的角速度绕 ab 边转动， 刻，线圈平面与纸面重合（如图所示）,线圈的 ed 边离开纸面向外运动。 正，则能反映线圈中感应电流 I 随时间 t 变化的图线是e 随时间 t 的变化规律如右磁场方向平行于纸面并与ab 垂直。在 t=0 时若规定由 afbfcfdfa 方向的感应电流为（C ）00与磁感线垂直.已知匀强磁场的学习好资料_欢迎下载磁感应强度 B= 1T,线圈所围面积 S= 0.1 m2，转速 12 r/min.若从中性面开始计时，则线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式应为(C )A.e=12nsin 120t(V)B.e=24nsin 120nt(V)C.e=0.04nsin0.4nt(V)D.e=0.4ncos2nt(V)6.有一个 10 匝正方形线框，边长为20 cm,线框总电阻为 1Q,线框绕 00 轴以 10 冗 rad/s 的角速度匀速转动,如图所示，垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5 T.问：(1) 该线框产生的交变电流电动势最大值、电流最大值分别是多少？(2) 线框从图示位置转过 60。时，感应电动势的瞬时值是多大？(3) 写出感应电动势随时间变化的表达式.7: 矩形线圈，面积是 0.05m2,共 100 匝，线圈电阻为 2Q,外接电阻为 R=8Q,线圈在磁感应强度为B= 1/nT的匀强磁场中以 300r/min 的转速绕垂直于磁感线的轴匀速转动。如图所示，若从中性面开始计时，求：(1)线圈中感应电动势的瞬时表达式；(2)线圈从开始计时经 1/30s 时，线圈中电流的瞬时值;(3)外电路电阻 R 两端电压的瞬时表达式。(4)画出电动势随时间变化的图像作业：完成 P44: 1 , 2, 3, 4导学(学习)反思:答案一：EmR Em1.e=Emsin3tRSinwtRsinwt0学习好资料欢迎下载2 .正弦式 简单基本【探究三】 用函数表达式描述交变电流2sin 8n21答案四 1. C 线圈在磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，可以产生按正弦规律变化的交流电.对于图 示起始时刻，线圈的 cd 边离开纸面向纸外运动，速度方向和磁场方向垂直，产生的电动势的瞬时值最大；用右手 定则判断出电流方向为逆时针方向，与规定的正方向相同.所以C 对.点评 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，可以产生按正弦规律变化的交流电其中“线圈”无特殊要求，即矩形线圈、圆形线圈等其他形状都可，“绕某一轴匀速转动”，只要求此轴垂直于磁场方向，没有其他限制条件.2. D ti、t3时刻感应电动势为零， 线圈位于中性面位置， 所以穿过线圈的磁通量最大， 磁通量的变化率为零，A、C 错误；t2时刻感应电动势最大，线圈位于中性面的垂面位置，穿过线圈的磁通量为零，B 错误；由于线圈每过一次中性面时，穿过线圈的磁通量的绝对值最大，e 变换方向，所以 D 正确.