河北省清河挥公实验中学高中物理 5交变电流

河北省清河挥公实验中学高中物理 5交变电流

课题：交变电流 ‎ 学 习 内 容 个 性 笔 记 ‎【学习目标】‎ ‎1．理解交变电流的产生原理及变化规律。‎ ‎2．理解描述交变电流几个物理量以及它们之间的关系。‎ ‎【学习重点】‎ ‎1.变电流的产生原理、变化规律及物理量间的关系。‎ ‎2. 对本节公式的推导理解和运用。‎ ‎【课标要求】‎ 交变电流为大纲二级要求，要求学生知道基本的发电机原理，交变电流的产生以及变化规律，知道瞬时值随时间做周期性变化。‎ ‎【学习过程】‎ 一、请同学们认真阅读课本31页----33页。（时间：15分钟内完成）要求同学们先独立的阅读文本，独立完成导学案上的问题，如果有疑问可以做出标注，打上问号。‎ ‎1．定义： 和 随时间作周期性变化的电流，叫做交变电流，简称交流．‎ 说明： 随时间周期性变化是交变电流的最重要的特征．‎ ‎2．正弦式电流 ‎（1）定义：随时间按 规律变化的电流叫做正弦式电流．‎ 说明：①在我国工农业生产及生活中使用的交变电流都是正弦式电流，但并非只有按正弦规律变化的电流才叫交变电流．②正弦式交变电流的图象是 曲线 ‎（2）正弦式电流产生：当线圈在 磁场中绕 ‎ 于磁场方向的轴做 转动时，线圈中就产生正弦式电流．‎ ‎（3）正弦式电流的规律：假定线圈从跟磁感线垂直的平面（也叫中性面）开始转动，则产生的交变电流的瞬时值表达式为i＝Imsinωt；电动势瞬时值的表达式为e＝ ；电压瞬时值表达式为u＝ ‎ 二、中性面 ‎1．定义：与磁感线 的平面叫做中性面．‎ ‎2．中性面特点：（1）穿过线圈的磁通量Φ最 ；（2）磁通量的变化率最 ；（3）电动势e及电流I均为 ；（4）线圈经此位置电流方向 改变．‎ 说明：除中性面之外，在交流电产生过程中还有一个特殊位置，那就是与磁感线平行的平面（或叫与中性面垂直的平面）．该平面的特点：（1）穿过线圈的磁通量最 （Φ＝0）；（2）磁通量的变化率最 ‎ ‎【问题探究】‎ ‎1．认真阅读教材32页交变电流的产生中图5.1-3交流发电机示意图有关内容（讨论交流完成下面几个个问题）‎ ‎（1）课本图5.1-3中，矩形线圈转动过程中，那些边会产生电动势？‎ ‎（2）由立体图画出平面图。注意在平面图基础上分析后续问题。‎ a(b)‎ d(c)‎ B a(b)‎ d(c)‎ B a(b)‎ d(c)‎ B d(c)‎ a(b)‎ B a(b)‎ d(c)‎ B 甲 戊 丁 丙 乙 ‎（3）在线圈由甲转到乙的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？在线圈由丙转到丁的过AB边中电流向哪个方向流动？‎ ‎（4）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？这些位置磁通量及磁通量的变化率等还有什么特点？（讨论并完成下表）。‎ 特殊位置 甲 乙 丙 丁 戊 B与S的关系 磁通量Φ的大小 ‎4个过程中 Φ的变化 电流方向 ‎ 磁通量Φ的变化率 ‎（5）中性面：_______________________________‎ ‎ 磁通量___________‎ 特点 ‎ 磁通量的变化率____________‎ ‎ 感应电动势e＝________，_______感应电流 ‎ 感应电流方向________，线圈转动一周，感应电流方向改变______次。‎ 从中性面计时t时刻线圈中的感应电动势e的推导。‎ ‎【典型例题】‎ 一、中性面的概念解读 ‎【例1】 一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，当线圈通过中性面时(　　)‎ A．线圈平面与磁感线方向平行 B．通过线圈的磁通量达到最大值 C．通过线圈的磁通量变化率达到最大值 D．线圈中的电动势达到最大值 二、磁通量与交变电流的产生 ‎【例2】 某线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过它的磁通量Φ随时间的变化规律可用图5－1－7表示，则(　　)‎ A．t1和t2时刻，穿过线圈磁通量的变化率最大 B．t2时刻，穿过线圈的磁通量变化率为零 C．t3时刻，线圈中的感应电动势为零 D．t4时刻，线圈中的感应电动势达最大值 三、交变电流图象的应用 ‎【例3‎ ‎】大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流．如图3所示都属于交变电流．下列几个图中哪个是正弦式交流电，哪个是方波，说法正确的是(　　)‎ ‎ ‎ A．a是正弦式交流电，c是方波 B．b是正弦式交流电，d是方波 C．a是正弦式交流电，b是方波 D．d是正弦式交流电，b是方波 四、交变电流的产生 ‎【例4】使线圈在匀强磁场中做匀速转动而切割磁感线所产生的交变电流是正弦交变电流，如图1所示线圈从中性面O1O2位置开始转动，转动的角速度为ω，经过时间t转动到图中实线位置．试分析图中实线位置处感应电动势的大小．‎ ‎【课堂反馈】‎ ‎1. 一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电动势的最大值为311 V，线圈在磁场中转动的角速度是100π rad/s.‎ ‎（1）写出感应电动势的瞬时值表达式.‎ ‎（2）若该发电机只与含电阻的负载组成闭合电路，电路中的总电阻为100 Ω，试写出通过负载的电流强度的瞬时表达式.在t= s时电流强度的瞬时值为多少？‎