高中物理交變電流導(dǎo)學(xué)案

高中物理交變電流導(dǎo)學(xué)案

　　課前預(yù)習(xí)學(xué)案

　　一、預(yù)習(xí)目標(biāo)

　　1、知道交變電流產(chǎn)生的原理

　　2、知道交變電流的變化規(guī)律及物理量間的關(guān)系

　　二、預(yù)習(xí)內(nèi)容

　　1、交變電流

　　________和________隨時(shí)間做_________變化的電流叫做交變電流，簡(jiǎn)稱(chēng)交流（ ）

　　________不隨時(shí)間變化的電流稱(chēng)為直流（ ）

　　大小和方向都不隨時(shí)間變化的電流叫做_________電流

　　2、交變電流的產(chǎn)生

　　（1）過(guò)程分析

　　特殊位置甲乙丙丁戊

　　B與S的關(guān)系

　　磁通量的大小

　　4個(gè)過(guò)程中的變化

　　電流方向

　　磁通量的變化率

　　（2）中性面：_______________________________

　　磁通量___________

　　磁通量的變化率____________

　　感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e＝________，_______感應(yīng)電流

　　感應(yīng)電流方向________，線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流方向改變______次

　　課內(nèi)探究學(xué)案

　　一、學(xué)習(xí)目標(biāo)

　　1、理解交變電流的產(chǎn)生原理及變化規(guī)律；

　　2、理解描述交變電流幾個(gè)物理量以及它們之間的關(guān)系；

　　學(xué)習(xí)重難點(diǎn)：交變電流的產(chǎn)生原理、變化規(guī)律及物理量間的關(guān)系

　　二、學(xué)習(xí)過(guò)程

　　1、為什么矩形線(xiàn)框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線(xiàn)框里能產(chǎn)生交變電流？

　　2、交變電流的產(chǎn)生過(guò)程中的兩個(gè)特殊位置及特點(diǎn)是什么？

　　(1)中性面：與勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感線(xiàn)垂直的平面叫中性面.線(xiàn)圈平面處于跟中性面重合的位置時(shí)；

　　(a)線(xiàn)圈各邊都不切割磁感線(xiàn)，即感應(yīng)電流等于零；

　　(b)磁感線(xiàn)垂直于該時(shí)刻的線(xiàn)圈平面，所以磁通量最大，磁通量的變化率為零.

　　(c)交變電流的方向在中性面的兩側(cè)是相反的.

　　(2)線(xiàn)圈平面處于跟中性面垂直的位置時(shí)，線(xiàn)圈平面平行于磁感線(xiàn)，磁通量為零，磁通量的變化率最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流均最大，電流方向不變.

　　3、交變電流的變化規(guī)律：

　　如圖5－1－1所示為矩形線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的四個(gè)過(guò)程：

　　當(dāng)以線(xiàn)圈通過(guò)中性面對(duì)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)時(shí)，交變電流的函數(shù)表達(dá)式：e=Em sinωt，其中Em=2NBLv=NBωS；i=Im sinωt，其中Im=Em/R。

　　當(dāng)以線(xiàn)圈通過(guò)中性面對(duì)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)時(shí)，交變電流的函數(shù)表達(dá)式：e=Em sinωt，其中Em=2NBLv=NBωS；i=Im sinωt，其中Im=Em/R。

　　圖5－1－2所示為以線(xiàn)圈通過(guò)中性面時(shí)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)的交變電流的e－t和i-t圖象：

　　三、反思總結(jié)

　　1.矩形線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)（繞與磁場(chǎng)垂直的軸）時(shí)，線(xiàn)圈中產(chǎn)生正弦交變電流，從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為：

　　e=NBSωsinωt= Emsinωt

　　e?ωt圖線(xiàn)是一條正弦曲線(xiàn).

　　2.中性面特點(diǎn)：最大，而e=0.

　　四、當(dāng)堂檢測(cè)

　　1、交流發(fā)電機(jī)在工作時(shí)電動(dòng)勢(shì)為e= Emsinωt ，若將發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速提高一倍，同時(shí)將電樞所圍面積減少一半，其它條件不變，則電動(dòng)勢(shì)為（ ）

　　A、e= Emsin（ωt/2） B、e= 2Emsin（ωt/2）

　　C、e= Emsin2ωt D、e= Em/2sin2ωt

　　答案：C

　　2、如圖是一個(gè)正弦交變電流的i?t圖象，根據(jù)這一圖象，該交流電的瞬時(shí)值表達(dá)式為-----------A

　　答案：i=5sin(5πt)

　　課后練習(xí)與提高

　　1、如圖甲中所示，一矩形線(xiàn)圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線(xiàn)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線(xiàn)圈所圍面積的磁通量隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示，下列論述正確的是（ ）

　　A、t1時(shí)刻線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大；

　　B、t2時(shí)刻導(dǎo)線(xiàn)ad的速度方向跟磁感線(xiàn)垂直；

　　C、t3時(shí)刻線(xiàn)圈平面與中性面重合；

　　D、t4 、t5時(shí)刻線(xiàn)圈中感應(yīng)電流方向相同

　　答案：B C

　　2、如圖所示，一交流發(fā)電機(jī)的線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線(xiàn)圈匝數(shù)N=100，線(xiàn)圈電阻r=3Ω，ab=cd=0.5m，bc=ad=0.4m，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T，電阻R=311Ω，當(dāng)線(xiàn)圈以n=300r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，求：

　　⑴感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值；

　�、苩=0時(shí)刻，線(xiàn)圈在圖示位置，寫(xiě)出此交變電流電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式；

　�、谴穗妷罕淼氖緮�(shù)是多少？

　　答案：(1)100πV (2)e=100πcos(10πt)V (3)U=220V

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