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,欢迎进入物理课堂,第2节交变电流是怎样产生的,课标定位,学习目标：1.理解交变电流的产生原理，掌握中性面的特点2掌握交变电流的变化规律，熟悉正弦交变电流的瞬时值表达式和图象3学会灵活运用正弦交变电流的图象和三角函数表达式解决问题重点难点：1.交变电流的原理及其规律2交变电流图象的分析及应用,核心要点突破,课堂互动讲练,知能优化训练,第2节,课前自主学案,课前自主学案,一、交流发电机1原理：由法拉第_可知，只要通过闭合导体的_发生变化，就可以产生感应电动势和_2构造：发电机主要由_(电枢)和_两部分组成3种类,电磁感应定律,磁通量,线圈,感应电流,磁极,磁极,电枢,电枢,磁极,二、交变电流的产生原理1产生方法：闭合线圈在匀强磁场中绕_于磁场的轴匀速_2过程分析图3213中性面：线圈平面与磁场_的位置,垂直,转动,垂直,思考感悟线圈转一周有几次经过中性面？电流方向改变几次？提示：线圈每转一周，两次经过中性面位置，每经过中性面位置时，电流方向改变，所以线圈每转一周，电流方向改变两次,三、交变电流的变化规律1正弦式交变电流：按_规律变化的交变电流2函数和图象,正弦,注：表达式中Em、Um、Im分别是电动势、电压和电流的最大值，而e、u、i则是这几个量的瞬时值,核心要点突破,一、交变电流的产生原理1典型模型：在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈里产生的是交变电流实验装置如图322所示图322,2过程分析：如图323所示，图甲中，导体不切割磁感线，线圈中无感应电流；图乙中，导体AB、CD垂直切割磁感线，线圈中感应电流最大，且电流方向为BADCB；图丙中，导体又不切割磁感线，线圈中无感应电流；图丁中，导体AB，CD又垂直切割磁感线，线圈中感应电流最大，且电流方向为ABCDA；由丁图再转动又回到甲图，如此循环周而复始,图323,S表示线圈的面积，SL1L2.上式可以写成：eEmsint.其中Em是感应电动势的最大值，也叫峰值感应电动势按正弦规律变化，因此这种交变电流叫做正弦交流电若从最大值位置计时，可以推导出感应电动势的余弦表达式,图324,即时应用(即时突破，小试牛刀)1(2011年温州高二检测)一个矩形线圈abcd，已知ab为L1，ad为L2，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO轴以角速度(从图325中位置开始)匀速转动，则线圈中感应电动势的大小为(),图325,二、交变电流的“四值”的比较,特别提醒：产生正弦交流电的条件：匀强磁场、转轴与磁场垂直、线圈匀速转动与转轴位置和线圈形状无关因此，在图326中，只要线圈的匝数n、磁感应强度B、转动角速度和线圈面积S一定，产生的感应电动势的最大值Em也就确定了(EmnBS),图326,即时应用(即时突破，小试牛刀)2如图327所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一匝数为N的矩形线圈，其面积为S，电阻为r，线圈两端外接一电阻为R的用电器和一个交流电压表若线圈绕对称轴OO以角速度做匀速转动，则线圈从图示位置转过90的过程中，下列说法正确的是()图327,三、正弦交变电流的图象及特殊位置的特点1用图象描述交变电流的变化规律(在中性面时t0),2图象中可以解读的信息(1)交变电流的最大值Im、Em、周期T.(2)因线圈在中性面时感应电动势、感应电流均为零，磁通量最大，所以可确定线圈位于中性面的时刻(3)找出线圈平行于磁感线的时刻(4)判断线圈中磁通量的变化情况(5)分析判断i、e随时间的变化规律,3特殊位置(时刻)物理量的特点,即时应用(即时突破，小试牛刀)3一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间的变化图象如图328所示，则下列说法中，不正确的是()图328,At0时刻，线圈平面位于中性面Bt0.01s时刻，穿过线圈平面的磁通量的变化率最大Ct0.02s时刻，线圈中有最大感应电动势Dt0.03s时刻，线圈中有最大感应电流,解析：选A.在产生正弦交流电的过程中，穿过线圈的磁通量最大时(即在中性面时)，感应电动势最小，为零；反之，当穿过线圈的磁通量最小时，产生的感应电动势和感应电流却最大由图可知，t0时，0，线圈平面与中性面垂直；t0.01s时，0，感应电动势最大，即穿过线圈平面的磁通量变化率最大；t0.02s时，0，感应电动势最大；t0.03s与t0.01s时的感应电流相等，都为最大值,课堂互动讲练,在交变电流的产生实验中，关于中性面，下列说法不正确的是()A此时线圈各边都不切割磁感线，感应电流等于零B磁感线垂直于该时刻的线圈平面，所以磁通量最大，磁通量的变化率最大C线圈平面每次经过中性面时，感应电流的方向一定会发生改变D线圈平面处于跟中性面垂直的位置时，磁通量的变化率最大，感应电动势、感应电流均最大，电流方向不变,【答案】B,图329,【答案】(1)e50sin10tV(2)43.3V【方法总结】交变电流瞬时表达式问题的破解程序：观察线圈的转动轴是否与磁感线垂直；从中性面开始计时，电动势是按正弦规律变化；从线圈转到与磁感线平行时开始计时，电动势是按余弦规律变化；计算电动势最大值和角速度，写出电动势的瞬时表达式,(2010年高考广东理综卷改编)如图3210是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的(),图3210,A周期是0.01sB最大值是311VC有效值是311VD表达式为u220sin100t(V),【答案】B,变式训练一矩形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3211所示，则()图3211,同学们,来学校和回家的路上要注意安全,同学们,来学校和回家的路上要注意安全,
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