第16章第01节交流电教案03 人教版

第16章第01节交流电教案03 人教版

第一节 交变电流的产生 ‎ 教学目的：l、交变电流的产生即变化规律。‎ ‎2、会用公式和图像表示交变电流。‎ ‎3、培养学生观察实验能力和思维能力。‎ 教学准备：交流发电机模型、演示电流表、‎ 教学过程：‎ 一、知识回顾 教 师：如何产生感应电流？‎ 请运用电磁感应的知识，设计一个发电机模型。‎ 学生设计：让矩形线圈在匀强磁场中匀速转动。‎ 二、新课教学：‎ ‎1、交变电流的产生 ‎[演示1]：出示手摇发电机模型，并连接演示电流表 当线圈在磁场中转动时，电流表的指针随着线圈的转动而摆动，线圈每转动一周指针左右摆动一次。‎ 表 明：电流强度的大小和方向都做周期性的变化，这种电流叫交流电。‎ ‎2、交变电流的变化规律 ‎[演示2]：矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的四个过程 分 析：线圈bc、da始终在平行磁感线方向转动，因而不产生感应电动势，只起导线作用。‎ ‎（1）线圈平面垂直于磁感线（a图），ab、cd边此时速度方向与磁感线平行，线圈中没有感应电动势，没有感应电流。‎ 教师强调指出：这时线圈平面所处的位置叫中性面。‎ 中性面的特点：线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，感应电动势最小为零，感应电流为零。‎ ‎（2）当线圈平面逆时针转过900时（b图），即线圈平面与磁感线平行时，ab、cd边的线速度方向都跟磁感线垂直，即两边都垂直切割磁感线，这时感应电动势最大，线圈中的感应电流也最大。‎ ‎（3）再转过900时（c图），线圈又处于中性面位置，线圈中没有感应电动势。‎ ‎（4）当线圈再转过900时，处于图d位置，ab、cd边的瞬时速度方向，跟线圈经过图（b）位置时的速度方向相反，产生的感应电动势方向也跟在（图b）位置相反。‎ ‎（5）再转过900线圈处于起始位置（e图），与a图位置相同，线圈中没有感应电动势。‎ 小结：线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次，因此线圈转动一周，感应电流的方向改变两次。‎ 提出问题：线圈中的感应电动势的大小如何变化呢？‎ 在场强为B的匀强磁场中，矩形线圈边长为L，逆时针绕中轴匀速转动，角速度为ω，从中性面开始计时，经过时间t。‎ 线圈转动的线速度为v=ωL/2，转过的角度为θ=ωt，‎ 此时ab边线速度v以磁感线的夹角也等于ωt，这时ab边中的感应电动势为eab 同理，cd边切割磁感线的感应电动势为ecd：‎ 就整个线圈来看，因ab、cd边产生的感应电势方向相同，是串联，所以 当线圈平面跟磁感线平行时，即ωt=π/2，这时感应电动势最大值εm=BSω 感应电动势的瞬时表达式为e= εmsinωt 可见在匀强磁场中，匀速转动的线圈中产生的感应电动势是按正弦规律变化的。即感应电动势的大小和方向是以一定的时间间隔做周期性变化。‎ 当线圈跟外电路组成闭合回路时，设整个回路的电阻为R，则电路的感应电流的瞬时值为表达式 感应电流瞬时值表达式 i=Imsinωt 这种按正弦规律变化的交变电流叫正弦式电流 ‎3、交流电的图像 交流电的变化规律还可以用图像来表示，在直角坐标系中，横轴表示线圈平面跟中性面的夹角（或者表示线圈转动经过的时间t），纵坐标表示感应电动势e（感应电流I）。‎ ‎4、交流发电机 ‎（1）发电机的基本组成：‎ ‎①用来产生感应电动势的线圈（叫电枢）②用来产生磁场的磁极 ‎（2）发电机的基本种类 ‎①旋转电枢式发电机（电枢动磁极不动）②旋转磁极式发电机（磁极动电枢不动）‎ 无论哪种发电机，转动的部分叫转子，不动的部分叫定子 例题：‎ 一矩形线圈，面积为s，匝数为N，在场强为B的匀强磁场中绕着中轴oo’做匀速转动，角速度为ω，磁场方向与转轴垂直，当线圈转到中性面开始计时，求：‎ ‎（1）线圈中感应电动势的最大值？（2）线圈中感应电动势随时间变化的表达式？‎ ‎（3）若线圈中的电阻为R，则线圈中的电流的最大值为多少？（4）线圈中的电流瞬时表达式？‎ 三、课堂练习：‎ ‎1、交流电的电流--时间图像如图所示，电流为零的时刻是 ，这些时刻线圈与中性面的夹角为 。电流最大的时 ，这时线圈平面于中性面的夹角为 。‎ ‎2、对于正弦交流电，下列说法正确的是： （ ）‎ A、 线圈转动一周，电流大小改变两次 B、 线圈转动一周，电流大小不变。 ‎ C、 线圈转动一周，电流大小随时改变 ‎ D、 线圈转动一周，电流大小改变四次 ‎3、手摇发电机转动时，小灯泡为何一闪一闪的呢？‎ ‎（1）灯泡发光需要一定的电压，当U定>Um时，就能使灯泡发光。‎ ‎（2）如图所示，当T1

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