高中物理5.1《交变电流》学案（新人教版选修3-2）

111江苏省新沂市王楼中学高中物理选修3-25.1 交变电流学案 学习目标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。学习重、难点重点：交变电流产生的物理过程的分析。 难点：交变电流的变化规律及应用。学法指导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。学习过程用案人自我创新【自主学习】阅读课本，思考并回答以下问题：一、 交变电流1定义： 和 都随时间作周期性变化的电流，叫做交变电流，简称交流，用符号 表示； 的电流，叫做直流，用符号 表示。判断：如图所示，表示交变电流的图象是( )2产生：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正弦式交流电（通过教师的演示，结合P32交流发电机示意图分析线圈内交流电的产生）（1）在线圈由甲转到乙的过程中，AB边中的电流向哪个方向流动？（2）在线圈由丙转到丁的过程中，AB边中的电流向哪个方向流动？（3）当线圈转到什么位置时线圈中没有电流，转到什么位置时线圈中的电流最大？（4）在坐标平面上大致画出通过电流表的电流随时间变化的曲线。3中性面(1)定义：线圈平面垂直于磁感线时，各边都不切割磁感线，线圈中的感应电流为零，这一位置做中性面(2)中性面特点：穿过线圈的磁通量最 ；磁通量的变化率最 ；感应电动势e及电流I均为 。线圈经过中性面时，线圈中的电流方向 （发生/不发生）改变；线圈转过一周有 次经过中性面，所以每转一周电流方向改变 次。二、 交变电流的变化规律（我国工、农业生产使用的是正弦式交流电）。如图所示，该线圈从中性面起经过时间转过角度，则，此时ab、cd速度方向与磁感线的夹角分别为和，此时整个线圈中的感应电动势为：（推导电动势、电流瞬时值表达式）说明：这种按正弦规律变化的电流叫正弦式交谈电流，它是最简单又最基本的交变电流。思考：（1）现在把线圈的转速增为原来的2倍，试分析并写出现在的交变电动势的峰值、交变电动势的瞬时值表达式： （2）若线圈从磁感线与线圈平面平行的位置开始计时，表达式变为： e= 三、 交变电流的图象1物理意义： 。2正弦式交变电流的图象（根据表达式作出图象）【例题与习题】例1一矩形线圈，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2如图所示的100匝线圈，ab=cd=0.2m，ad=bc=0.1m，磁感应强度=0.1T，角速度5rad/s，则线圈产生的感应电动势最大值为，从中性面开始转动的产交流电动势瞬时值为e。练习：如图所示是一多匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动所产生的交变电动势的图像，根据图象可知( )A.此交变电动势的瞬时值表达式为e=200sin(0.02t)V.B.此交变电动势的瞬时值表达式为e=200sin(100t)V.C.t=0.01s时，穿过线圈的磁通量为零. D.t=0.02s时，穿过线圈的磁通量的变化率最大达标检测1下列表示交变电流的有（ ）2如下图所示，能够产生交变电流的情况是()3如图所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO以恒定的角速度转动，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，则在02这段时间内()A线圈中的感应电流一直在减小B线圈中的感应电流先增大后减小C穿过线圈的磁通量一直在减小D穿过线圈的磁通量的变化率一直在减小4在匀强磁场中的矩形线圈从性面开始匀速转动，穿过线圈平面的磁通量与时间t的图像可能是( )5矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的对称轴转动，线圈共100匝，转速为，在转动过程中穿过线圈磁通量的最大值为0.03Wb，则:(1) 当线圈平面转到与磁感线平行时，感应电动势为多少？(2)当线圈平面与中性面夹角为时，感应电动势为多少？学习反思布置作业111