視頻標簽：交變電流

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視頻課題：人教版高二物理選修3--2第五章第一節交變電流-湖北省優課

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5．1  交變電流 
【教學目標】 一．知識與技能 
1．使學生理解交變電流的產生原理，知道什么是中性面。 2．掌握交變電流的變化規律及表示方法。 
3．理解交變電流的瞬時值和最大值及中性面的準確含義。 二．過程與方法 
1．掌握描述物理量的三種基本方法（文字法、公式法、圖象法）。 2．培養學生觀察能力，空間想象能力以及將立體圖轉化為平面圖形的能力。 
3．培養學生運用數學知識解決物理問題的能力。 三．情感態度與價值觀 
通過實驗觀察，激發學習興趣，培養良好的學習習慣，體會運用數學知識解決物理問題的重要性 【教學重點】 
交變電流產生的物理過程的分析 【教學難點】 
交變電流的變化規律及應用。 【教學方法】 
演示法、分析法、歸納法。 【教學過程】 
（一）引入新課 
                    
             
                    
                            物理選修3-2第五章第1節交變電流                       2 
 
現代都市之夜,華燈齊放,流光溢彩。街道上,車水馬龍,路燈、車燈、霓虹燈、交通信號燈匯成一條條彩虹。住宅區里,萬家燈火,電視機播放著精彩的節目,空調機營造著溫度適宜的環境,電冰箱制出沁人心脾的冷飲,洗衣機在工作,而你在休息„„這一切,幾乎都離不開交變電流,即使某些設備使用直流,但往往也是由交變電流轉換的。那么,交變電流是如何產生的呢? 
出示單相交流發電機，引導學生首先觀察它的主要構造。 
 
演示：將手搖發電機模型與發光二極管組成閉合電路。當線框快速轉動時，觀察到什么現象? 
（二）進行新課 1、交變電流的概念 
直流電：方向不隨時間變化的電流稱為直流電。 
交變電流：這種方向隨時間做周期性變化電流，叫做交變電流。 
例1、下列的電流i 隨時間t 變化的圖象中,表示交流電的是(      )  
 
                    
             
                    
                            物理選修3-2第五章第1節交變電流                        3 
 
 
2、交變電流的產生 
為什么矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動時線圈里能產生交變電流？ 
多媒體課件打出下圖。       
 
 
當abcd線圈在磁場中繞OO′軸轉動時，哪些邊切割磁感線?         
ab與cd。當ab邊向右、cd邊向左運動時，線圈中感應電流的方向 沿著a→b→c→d→a方向流動的。 
當ab邊向左、cd邊向右運動時，線圈中感應電流的方向如何? 感應電流是沿著d→c→b→a→d方向流動的。 
 線圈平面與磁感線平行時，ab邊與cd邊線速度方向都跟磁感線方向垂直，即兩邊都垂直切割磁感線，此時產生感應電動勢最大。 
線圈轉到什么位置時，產生的感應電動勢最小? 
當線圈平面跟磁感線垂直時，ab邊和cd邊線速度方向都跟磁感線平行，即不切割磁感線，此時感應電動勢為零。 
特殊位置 甲 乙 丙 丁 B與S關系     Φ大小     感應電動勢 
    t

     電流方向 
 
 
 
 
利用多媒體課件，屏幕上打出中性面概念： （1）中性面——線框平面與磁感線垂直的位置。 （2）線圈處于中性面位置時，穿過線圈Φ最大，但
t
ΔΔ
=0。 （3）線圈越過中性面，線圈中I感方向要改變。線圈轉一周，感應電流方向改變兩次。 
3．交變電流的變化規律  
 
                    
             
                    
                            物理選修3-2第五章第1節交變電流                        5 
 
設線圈平面從中性面開始轉動，角速度是ω。經過時間t，線圈轉過的角度是ωt，ab邊的線速度v的方向跟磁感線方向間的夾角也等于ωt，如右圖所示。設ab邊長為L1，bc邊
長L2，磁感應強度為B，這時ab邊產生的感應電動勢多大? 
eab=BL1vsinωt = BL1·
2
2Lωsinωt =
21BL1L2sinωt 
此時整個線框中感應電動勢多大? 
e=eab+ecd=BL1L2ωsinωt 
若線圈有N匝時，相當于N個完全相同的電源串聯，e=NBL1L2ωsinωt，令Em=NBL1L2ω，叫做感應電動勢的峰值，e叫做感應電動勢的瞬時值。  
根據部分電路歐姆定律，電壓的最大值Um=ImR，電壓的瞬時值
U=Umsinωt。 
電動勢、電流與電壓的瞬時值與時間的關系可以用正弦曲線來表示，如下圖所示： 
 
 
【例2】一矩形線圈，繞垂直于勻強磁場并位于線圈平面內的固
 
                    
             
                    
                            物理選修3-2第五章第1節交變電流                          十堰市第二中學高二物理組 
6 
 
定軸轉動，線圈中的感應電動勢e隨時間
t的變化如圖所示。下面說法中正確的是 
（    ） 
A．t1時刻通過線圈的磁通量為零 B．t2時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大 
C．t3時刻通過線圈的磁通量變化率的絕對值最大 
D．每當e轉換方向時，通過線圈的磁通量的絕對值都為最大 3．幾種常見的交變電波形 
 
（三）課堂總結、點評 
本節課主要學習了以下幾個問題： 
1．矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉動時，線圈中產生正弦式交變電流。 
2．從中性面開始計時，感應電動勢瞬時值的表達式為e=NBSωsinωt，感應電動勢的最大值為Em=NBSω。 
3．中性面的特點：磁通量最大為Φm，但e=0。 （四）實例探究 
如圖所示，勻強磁場的磁感應強度B=2 T，匝數n=6的矩形線圈abcd繞中心軸OO′勻速轉動，
 
                    
             
                    
                            物理選修3-2第五章第1節交變電流                          十堰市第二中學高二物理組 
7 
 
角速度ω=200 rad/s。已知ab=0.1 m，bc=0.2 m，線圈的總電阻R=40Ω，試求： 
（1）感應電動勢的最大值，感應電流的最大值； 
（2）設時間t=0時線圈平面與磁感線垂直，寫出線圈中感應電動勢的瞬時值表達式； 
（3）畫出感應電流的瞬時值i隨ωt變化的圖象； 
（4）當ωt=30°時，穿過線圈的磁通量和線圈中的電流的瞬時值各是多大？ 
（5）線圈從圖示位置轉過2
π
的過程中，感應電動勢的平均值是多大？ 作業布置 
1．課下閱讀“科學漫步”了解有關交流發電機的知識。 2．書面完成本節課后的“問題與練習”第3、4、5題；思考并回答第1、2題。  
教學后記 

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