2019-2020年高一物理5.1交變電流學案

1、2.中性面：2019-2020 年高一物理 5.1 交變電流學案學習目標：1.使學生理解和掌握線框在磁場中的不同位置時，感應電動勢的大小和方向的變化。2.掌握交變電流的變化規(guī)律，會用e=ETsinwt,解題。3.自己能分析交變電流 -t圖與E-t圖間的關(guān)系?！疽c導學】一、交流電：大小和方向都隨時間做周期性變化的電流叫做_ ，方向不隨時間變化的電流稱為 _ ，大小和方向都不隨時間變化的電流稱為 _ .二、交變電流的產(chǎn)生：1.過程分析特殊位置甲乙丙丁戊B與S的關(guān)系磁誦量的 大小4個過程中的 變化電流方向磁誦量的 變化率磁通量_匕上I磁通量的變化率_4- U點 斗小、 感應電動勢e=_, _ 感應

2、電流L感應電流方向 _ ，線圈轉(zhuǎn)動一周，感應電流方向改變 _ 次【例1】一矩形線圈，繞垂直于勻強磁場并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)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.11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(zhuǎn)換方向時，通過線圈的磁通量的絕對值都為最大【例2】.一矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn) 動，穿過線圈的磁通量隨時間的變化圖象如圖6所示，則下列說法中，正確的是（）圖6A. t=0時刻，線圈平面與中性面垂直B. t=0.01s時刻，穿過線圈平面的磁通量的變化率

3、最大C. t=0.02s時刻，線圈中有最大感應電動勢D. t=0.03s時刻，線圈中有最大感應電流3、交變電流的變化規(guī)律：如圖所示為矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動的四個過程:當以線圈通過中性面對為計時起點時，交變電流的函數(shù)表達式:En=2NBLv=NBS;i=Imsinwt,其中Im=Em/R。當以線圈通過中性面對為計時起點時，交變電流的函數(shù)表達式:En=2NBLv=NBS;i=Imsinwt,其中Im=E/R。圖5-1-2所示為以線圈通過中性面時為計時起點的交變電流的；ml0Jii/I、一,/!tiii *e=En sinBt，其中e=En sinBt，其中et和i-t圖象： iii、”t7、

4、線圈在磁場中轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的交變電流如圖5-1-8所示，從圖中可知：（B）【例3】 如圖所示，勻強磁場的磁感應強度B=2 T,匝數(shù)n=6的矩形線圈abed繞中心軸OO勻速轉(zhuǎn)動，角速度3=200 rad/s。已知ab=0.1 m,be=0.2 m，線圈的總電阻R=40Q，試求:(1) 感應電動勢的最大值，感應電流的最大值；(2) 設(shè)時間t=0時線圈平面與垂直，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3t變化的圖象；(4) 當3t=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(zhuǎn)過的過程中，感應電動勢的平均值是多大？0三、交變電流1.定子和

5、轉(zhuǎn)子2.旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機3.旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機【隨堂練習】1.兩電路中的電流分別為圖a和圖b所示，試判斷a、b是否為交變電流?a、a2.正弦交變電動勢的最大值出現(xiàn)在(A.B.C.D.線圈經(jīng)過中性面時穿過線圈的磁通量為零時 穿過線圈的磁通量變化最快時 線圈邊框的速度與磁感線垂直時3.如圖所示的100匝矩形線框繞OO軸勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速為120r/min ab=cd=0.2m,ad=bc=0.1m, 磁感應強度B=1T,試求：(1)(2)(3)式及(4)線圈中產(chǎn)生的感應電動勢的最大值是多少？ 感應電動勢的瞬時表達式； 線圈與外電路組成閉合電路時，總電阻為t=1/12s時的電流。X從圖示位置轉(zhuǎn)過90和18

6、0的過程中，平均感應電動勢分別為多大？X100Q，從圖示位置計時，求電流的瞬時表達O OBX7、線圈在磁場中轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的交變電流如圖5-1-8所示，從圖中可知：（B）【課后作業(yè)】1、圖5-1-4所示各的電流中不是交流電的是：（AD2、 如圖5-1-5所示，一線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，經(jīng)過圖所示位置時，（C）A.穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率最小B.穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率最大C.穿過線圈的磁通量最小，磁通量的變化率最大D.穿過線圈的磁通量最小，磁通量的變化率最小3、 交流發(fā)電機在工作時的電動勢為e=Emsint，若將其線框的轉(zhuǎn)速提高到原來的兩倍，其他條件不變，則其電動勢變?yōu)椋?/p>

7、D）A.Emsint/2B. 2Emsint/2C.Emsi n2tD. 2Emsi n2t4、 如圖5-1-6所示，若線框abed不閉合，當磁鐵轉(zhuǎn)動時，下列說法中正確的是（C）A.線框中產(chǎn)生感應電動勢，可跟隨磁鐵轉(zhuǎn)動B線框中不產(chǎn)生感應電動勢，可跟隨磁鐵轉(zhuǎn)動C.線框中產(chǎn)生感應電動勢，不跟隨磁鐵轉(zhuǎn)動D.線框中不產(chǎn)生感應電動勢，不跟隨磁鐵轉(zhuǎn)動5、 閉合線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交流電瞬時值的表達式為i=0.2sin100nt，從t=0到第一次出現(xiàn)通過線圈的磁通量變化率最大值的時間為（C）A.1/50 sB.1/100 sC.1/200 sD1/400 s6、 矩形線圈的面積為S,匝數(shù)為n,在

8、磁感應強度為B的勻強磁場中，繞垂直于磁場的軸00以角速度3勻速轉(zhuǎn)動。當轉(zhuǎn)到線圈平面與磁場垂直的圖5-1-7示位置時（AD）A.線圈中的電動勢為0B.線圈中的電動勢為C.穿過線圈的磁通量為0D.線圈不受安培力作用7、線圈在磁場中轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的交變電流如圖5-1-8所示，從圖中可知：（B）9、一個交變電流發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢為e=200sin100ntV,如果把線圈和一個阻值為100Q的 電阻組成閉合回路，線圈的電阻可略去不計， 那么，流過電阻的電流瞬時表達式為i=A, 電阻兩端電壓瞬時表達式u=V。2sin100nt 200sin100nt2019-2020 年高一物理 5.1 交變電流教案課題 第

9、5章 第1節(jié)課時安排:1個課時教學目標：知識目標：1.使學生理解和掌握線框在磁場中的不同位置時，感應電動勢的大小和方向的變化。2.掌握交變電流的變化規(guī)律，會用e=Esinwt,解題。3.自己能分析交變電流 -t圖與E-t圖間的關(guān)系。能力目標：1.能把發(fā)電機線框在不同時刻的轉(zhuǎn)動情況用平面圖體現(xiàn)出來。2.能從理論上分析發(fā)電機的工作原理轉(zhuǎn)化為用圖像分析。情感目標：培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的思想重點內(nèi)容：交變電流產(chǎn)生的物理過程 落實方案：講練結(jié)合A.在A和C時刻線圈平面與磁場垂直B.在B和D時刻穿過線圈的磁通量最大C.在A和C時刻，感應電流改變方向D.若從0時刻到D時刻的時間為0.02s，則在8、一矩形線

10、圈，繞與勻強磁場垂直的中心軸 緣的半圓銅環(huán)連接，兩個半圓環(huán)分別與固定電刷 所示，在線圈轉(zhuǎn)動過程中，通過電阻的電流：A.大小和方向都不斷變化B.大小和方向都不變C.大小不斷變化，方向ATFHBD.大小不斷變化，方向從BTRTA1s內(nèi)交變電流的方向改變50次00按順時針方向旋轉(zhuǎn).引出線的兩端與互相絕AB滑動接觸，電刷間接有電阻，如圖5-1-9(C)難點內(nèi)容:交變電流的變化規(guī)律及應用 落實方案：講練結(jié)合 學情分析及教法設(shè)計學生學習楞次定律有一定的基礎(chǔ)。知道線圈不動，磁場變化時在線圈中產(chǎn)生感應電動勢的情況。但是對 本節(jié)要學習的磁場不變，線框轉(zhuǎn)動的情況不是很熟悉。對交變電流的界定不明確。本節(jié)采用實驗演示

11、，理論 推導，小組討論，重點點撥的方法來解決這個問題。對于交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律，先用手搖發(fā)電機演示，感性認識交流電，讓學生通過實驗直觀的感受到交變電流的產(chǎn)生過程。然后分析線框轉(zhuǎn)動過程中兩條邊如何切割磁感線，產(chǎn)生電動勢的大小和方向。 在分析過程中，我們采用先展示線框在四個特殊位置（兩個中性面、兩個平行面）的圖片，逐個分析各邊切割磁感線及產(chǎn)生感應電動勢的情況，以及兩邊產(chǎn)生的感應電動勢的關(guān)系（加強還是減弱）；再引導學生分析線框中電流的變化情況；然后分析當線框平面與磁場成任意夾角時，感應電動勢的一般表達式。這樣把復雜的問題處理成若干個小問題，逐步解決降低坡度。一、引入新課 出示單相交流發(fā)電機，引導

12、學生首先觀察它的主要構(gòu)造.師問線圈中產(chǎn)生的是什么樣的電流？請同學們看書后回答生答轉(zhuǎn)動的線圈里產(chǎn)生了大小和方向都隨時間做周期性變化的 交變電流.二、新課教學為什么矩形線框在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，線框里能產(chǎn)生交變電流?教師活動教學內(nèi)容學生活動.交流電的產(chǎn)生:d1 & aBP1r1 多媒體課件打出上圖演示老師手搖 發(fā)電機模型第一 次發(fā)電機接小燈 泡當線框緩慢轉(zhuǎn) 動時， 小燈泡不亮；當線框快速轉(zhuǎn)動 時，小燈泡一閃一 閃的第二次發(fā)電機接上 示教電流計， 當線 框緩慢轉(zhuǎn)動 （或快 速擺動），電流計指針左右擺動.一.交流電：大小和方向都隨時間做周期性變化的電流師現(xiàn)代生產(chǎn)、生活中，大都使用交流電.它有許

13、多優(yōu)點。今天學習交流電產(chǎn)生原理和變化規(guī)律.師問abed線框在磁場中繞OO軸勻速轉(zhuǎn)動時，哪些邊切割磁 感線？生答ab與ed邊.師問兩邊切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢是加強的還是減弱的？生答相互加強。線框中的總感應電動勢應該是每個邊產(chǎn)生感應 電動勢的2倍。師問他們切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢變不變？為什么？生答變化。導線運動方向與磁感線方向的夾角一直在變。師問什么時候感應電動勢最大？生答線圈平面與平行時，ab邊與ed邊線速度方向都跟方向垂直，即兩邊都垂直切割此時產(chǎn)生感應電動勢最大.師問線框轉(zhuǎn)動到什么位置時，感應電動勢最?。可甬斁€框平面跟垂直時，ab與ed邊的速度方向跟磁感線平行，即兩邊不切割磁力線，此

14、時感應電動勢為0.師問是不是線框內(nèi)的磁通量最大時，感應電動勢最大？生答、位置時時感應電動勢最大，此時磁通量為0;、位置時感應電動勢為0，此時磁通量最大。師問線框中的電流方向什么時候發(fā)生改變？生答在、位置時。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力線垂直位置2.線圈處于中性面位置時，穿過線圈 最大，但=0.3.線圈越過中性面，線圈中I感方向要改變.線圈轉(zhuǎn)一周，感應電流I感方向改變兩次.【例1】固定軸轉(zhuǎn)動，線圈中的感應電動勢 面說法中正確的是 （）A.11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

15、當e轉(zhuǎn)換方向時，通過線圈的磁通量的絕對值都為最大【例2】.一矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn) 動，穿過線圈的磁通量隨時間的變化圖象如圖6所示，則下列說法中，正確的是（）嘰D.O1Z o.O36圖6A. t=0時刻，線圈平面與中性面垂直B. t=0.01s時刻，穿過線圈平面的磁通量的變化率最大C. t=0.02s時刻，線圈中有最大感應電動勢1.中性面:矩形線圈，繞垂直于勻強磁場并位于線圈平面內(nèi)的e隨時間t的變化如圖所示。下D. t=0.03s時刻，線圈中有最大感應電流如果從中性面開始計時，逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，角速度w，經(jīng) 時間t，線圈轉(zhuǎn)到圖示位置，ab邊與cd邊的速度方向與磁場方向

16、夾角為wt,如圖所示.師問設(shè)ab=cd=li磁感應強度B, bc=ad=l2這時ab邊E感多大？eab= Bh sin co t生答|&b=Blil2wsinwtv = Z 2 師cd邊中E感跟ab邊中感應電動勢大小相同，又是串聯(lián)在一起，此時整個線框中感應電動勢多大？生答e=eab+ecd=B11|23sinwt1.在勻強磁場中，勻速轉(zhuǎn)動線圈產(chǎn)生感應電動勢及感應電流是按正 弦規(guī)律變化的.瞬時表達式：e=Blil2wsinwt=BSosinwtN匝線圈時，相當于N個完全相同的電源來個串聯(lián)，e=NBSwsinwt.其中最大值En=NBSw線框和用電器構(gòu)成回路i= = sinwt最大值In=

17、2.屏幕上使線圈轉(zhuǎn)動，如轉(zhuǎn)wt=60,150,210,300。時，請學生分別計算感應電動勢的大小和方向？最后將學生計算結(jié)論總結(jié)：e=Emsinwt,既能表示電動勢大小，又能表示電動勢方向.【例3】 如圖所示，勻強磁場的磁感應強度B=2 T,匝數(shù)n=6的矩形線圈abcd繞中心軸OO勻速轉(zhuǎn)動，角速度w=200 rad/s。已知ab=0.1 m,bc=0.2 m，線圈的總電阻R=40Q，試求：(1)感應電動勢的最大值， 感應電流的 最大值；(2)設(shè)時間t=0時線圈平面與垂直，寫出線圈中感應電動勢的瞬時值表達式；2.瞬時表達式：e=BSosinwt=ET8inwt,三.交流發(fā)電機：1.定子和轉(zhuǎn)子2.旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機3.旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電(3)畫出感應電流的瞬時值i隨wt變 化的圖象；(4) 當3t=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(zhuǎn)過的過程中， 感應電動勢的平均值是多大？三、 交變電流1.定子和轉(zhuǎn)子2.旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機3