5.1《交变电流》导学案
5.1 交变电流 导学案
5.1 交变电流 导学案【学习目标】1.知道什么是交变流电，它与直流电的区别是什么．2.理解交流电的产生原理，能熟练运用楞次定律和法拉第电磁感应定律推导正弦交流电的表达式.3.会用数学函数表达式和图象描述交流电.【学习重点】理解交流电的产生原理，并能用数学函数表达式和图象描述交流电【学习难点】用数学函数表达式和图象描述交流电探究一、交变电流的产生1、为什么矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时线圈里能产生交变电流？2、当abcd 线圈在磁场中绕OO ′轴转动时，哪些边切割磁感线?3、当ab 边向右、cd 边向左运动时，线圈中感应电流的方向？4、当ab 边向左、cd 边向右运动时，线圈中感应电流的方向如何?5、线圈平面与磁感线平行时，ab 边与cd 边线速度方向都跟磁感线方向垂直，即两边都垂直切割磁感线，此时产生感应电动势有什么特点？6、线圈转到什么位置时，产生的感应电动势最小?7、当线圈平面跟磁感线垂直时，ab 边和cd 边线速度方向都跟磁感线平行，此时感应电动势为多少？8、中性面：（1）中性面：（2）线圈处于中性面位置时，穿过线圈Φ最大，但tΔΔ = （3）线圈越过中性面，线圈中I 感方向要改变。
线圈转一周，感应电流方向改变 次。
探究二、交变电流的变化规律1、设线圈平面从中性面开始转动，角速度是ω。
经过时间t，线圈转过的角度是ωt，ab边的线速度v 的方向跟磁感线方向间的夹角也等于ωt，如右图所示。
设ab边长为L1，bc边长L2，磁感应强度为B。
推导：从中性面计时，t时刻线圈中的感应电动势e的推导：(1) 线圈转过的角度为θ=__________(2) ab边的线速度跟磁感线方向的夹角为______________(3) ab边的线速度大小_______________(4) ab边产生的感应电动势e ab=_________________________(5) 线圈产生的电动势e=_____________________________(6) N匝线圈产生的电动势e=__________________________结论：①交流电的电动势按正弦规律变化②当θ =90°，即线圈处于__________位置时，电动势最大，即电动势的峰值Em =_____________③交变电流的电动势随时间变化规律为 ______________________________④电动势、电流与电压的瞬时值与时间的关系可以用正弦曲线来表示，如下图所示：2、几种常见的交变电波形题型一：交变电流的概念1．下列各图中，表示交变电流的是( )．2．矩形线框绕垂直于匀强磁场且沿线框平面的轴匀速转动时产生了交变电流，下列说法正确的是( )．A．当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大B．当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零C．每当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流方向就改变一次D．线框经过中性面时，各边不切割磁感线3．下图中哪些情况线圈中产生了交流电( )．题型二：交变电流的规律4.如图所示，一矩形线圈abcd，已知ab边长为l1，bc边长为l2，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω从图示位置开始匀速转动，则t时刻线圈中的感应电动势为( )．A．0.5Bl1l2ωsin ωt B．0.5Bl1l2ωcos ωt C．Bl1l2ωsin ωt D．Bl1l2ωcos ωt5.如图所示，一单匝闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，转动过程中线框中产生的感应电动势的瞬时值为e＝0.5sin(20t) V，由该表达式可推知以下哪些物理量( )A．匀强磁场的磁感应强度B．线框的面积C．穿过线框的磁通量的最大值D．线框转动的角速度6.如图所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，正确的说法是( )A．线圈每转动一周，指针左右摆动两次B．图示位置为中性面，线圈中无感应电流C．图示位置ab边的感应电流方向为a→bD．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零题型三：交变电流的图象7.处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab垂直．在t＝0时刻，线圈平面与纸面重合(如图所示)，线圈的cd边离开纸面向外运动．若规定由a→b→c→d→a 方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流i随时间t变化的图线是( )．8．如图所示，面积均为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动，能产生正弦交变电动势e＝BSωsin ωt的图是( )．9.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，所产生的交变电流的波形如图所示，下列说法中正确的是( )．A．t1时刻穿过线圈的磁通量达到峰值B．在t2时刻穿过线圈的磁通量达到峰值C．在t3时刻穿过线圈的磁通量的变化率达到峰值D．在t4时刻穿过线圈的磁通量的变化率达到峰值。
5.1交变电流 经典导学案
5.1 《交变电流》导学案〖知识储备〗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正弦曲线（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 ＝__________；电动势瞬时值的表达式为e ＝__________；电压瞬时值表达式为u ＝______________.穿过线圈的磁通量的瞬时表达式Φ=_____________.3.中性面（1）定义：与磁感线___________的平面叫做中性面．（2）中性面特点：a.穿过线圈的磁通量Φ最______；b.磁通量的变化率最_______；c.电动势e 及电流I 均为________；d.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__________〖基础巩固〗1．甲、乙两电路中电流与时间关系如图所示，属于交变电流的是( )A ．甲、乙都是B ．甲是乙不是C ．乙是甲不是D ．甲、乙都不是2．在图中，不能产生交变电流的是( )3．交流发电机在工作时的电动势e ＝E m sin ωt .若将线圈匝数、线圈面积都提高到原来的两倍，其他条件不变，则电动势变为( )A ．e ＝2E m sin ωtB ．e ＝4E m sin ωtC ．e ＝12E m sin ωtD ．e ＝14E m sin ωt 4.矩形线圈的匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图所示．下列结论正确的是( )A ．在t ＝0.1 s 和t ＝0.3 s 时，电动势最大B ．在t ＝0.2 s 和t ＝0.4 s 时，电动势改变方向C ．电动势的最大值是157 VD ．在t ＝0.4 s 时，磁通量变化率最大，其值为3.14 Wb/s5. 如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd 全部处于磁感应强度为B 的水平匀强磁场中，线框面积为S ，电阻为R .线框绕与cd 边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动，线框从中性面开始转过π2的过程中，求通过导线横截面的电荷量q .〖强化训练〗1．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，下列说法中不正确的是()A．在中性面时，通过线圈的磁通量最大B．在中性面时，感应电动势为零C．穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势也为零D．线圈每通过中性面一次，电流方向改变一次2．线圈在匀强磁场中转动产生电动势e＝10sin20πt V，则下列说法正确的是()A．t＝0时，线圈平面位于中性面B．t＝0时，穿过线圈的磁通量最大C．t＝0时，导线切割磁感线的有效速率最大D．t＝0.4 s时，e有最大值10 2 V3. 一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动．线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图所示．下面说法中正确的是()A．t1时刻通过线圈的磁通量为零B．t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大C．t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D．每当e变换方向时，通过线圈的磁通量绝对值都为最大4．闭合线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的正弦式交变电流i＝I m sin ωt.若保持其他条件不变，使线圈的匝数和转速各增加1倍，则电流的变化规律为()A．i′＝I m sin ωt B．i′＝I m sin 2ωt C．i′＝2I m sin ωt D．i′＝2I m sin 2ωt 5.如图所示是一多匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动所产生的感应电动势的图象，根据图象可知()A．此感应电动势的瞬时表达式为e＝200sin0.02tB．此感应电动势的瞬时表达式为e＝200sin100πtC．t＝0.01 s时，穿过线圈的磁通量为零D．t＝0.02 s时，穿过线圈的磁通量的变化率最大6.一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图所示．则下列说法中正确的是()A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直B．t＝0.01 s时刻，Φ的变化率最大C．t＝0.02 s时刻，感应电动势达到最大D．该线圈转动的角速度为50π rad/s7.如图所示，单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈轴线OO′与磁场边界重合，线圈按图示方向匀速转动(ab向纸外，cd向纸内)．若从图所示位置开始计时，并规定电流方向沿a→b→c→d→a为正方向，则线圈内感应电流随时间变化的图象是图中的()和P28.如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时()A．线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流B．线圈绕P1转动时的电动势小于绕P2转动时的电动势C．线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同，都是a→b→c→dD．线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc边受到的安培力9．如图甲所示，a、b为两个并排放置的共轴线圈，a中通有如图乙所示的交变电流，则下列判断错误的是()A ．在t 1到t 2时间内，a 、b 相吸B ．在t 2到t 3时间内，a 、b 相斥C ．t 1时刻两线圈间作用力为零D ．t 2时刻两线圈间吸引力最大10．发电机的转子是匝数为100，边长为20 cm 的正方形线圈，将它置于磁感应强度B ＝0.05 T 的匀强磁场中，绕着垂直于磁场方向的轴以ω＝100π rad/s 的角速度转动，当线圈平面跟磁场方向垂直时开始计时．线圈和外电路的总电阻R ＝10 Ω.线圈从计时开始，到转过60°过程中通过线圈某一截面的电荷量为多少？11.如图所示，匀强磁场B ＝0.1 T ，矩形线圈的匝数N ＝100，边长ab ＝0.2 m ，bc ＝0.5 m ，以角速度ω＝100π rad/s 绕OO ′轴匀速转动．当线圈通过中性面时开始计时，试求：线圈中感应电动势的表达式．12.如图所示，线圈的面积是0.05 m 2，共100匝，线圈电阻为1 Ω，外接电阻R ＝9 Ω，匀强磁场的磁感应强度为B ＝1πT ，当线圈以300 r/min 的转速匀速旋转时，求： (1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式．(2)线圈转了130s 时电动势的瞬时值多大？ (3)电路中流过电阻R 的电流的峰值是多少？。
51 交变电流导学案.docx
(2) 在线圈由丙转到丁的过程中，ab 边中电流向那个方向流动？(3) 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？(4) 大致画出通过电流表的电流随时间变化的曲线，乙图所示电流为正，反之为负。
在横坐标上标出线圈到达甲、乙、丙、丁几个位置时对应的时刻。
特点：线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量______________ ,磁通量的变化率 ,感应电动势.线圈经过中性面时，内部的感应电流方向要 .线圈转动一周， 次经过中性面，电流方向改变 次。
例2：矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面的轴匀速转动时产生了交变电流， 下列说法正确的是().A. 当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大B, 当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零甲将立体图转化为平面图:咬)2、结论: (1) 在线圈转动时， 通量变化率。
(2) 中性面：线圈平面与磁场. 磁通量最大时, 磁通量的变化率.磁通量为o 时，磁 的位置*a(甲) (乙) (W) CT)5. 1交变电流【学习目标】1.理解交变电流的产生原理2.掌握交变电流的变化规律及表示方法3.理解交流电的瞬时值，最大值及中性面的概念【教学重、难点】1.重点是交变电流产生的物理过程分析2.难点是交变电流的变化规律及应用（一）知识复习1、感应电流产生的条件是。
2、利用定律可判断感应电流的方向，对于闭合电路一部分导体做切割磁感线的运动情况，则利用判断更方便3、一般情况下，利用公式E= 计算感应电动势，如果导体做切割磁感线运动，则可用来计算。
（二）新课教学一、交变电流1、交变电流：和都随时间做周期性变化的电流。
简称交流。
2、直流：不随时间变化的电流。
3、大小和方向都不随时间变化的电流叫做电流。
例1：如图所示的的几种电流随时间变化的图线中，属于交变电流的是,属于正弦式交变电流的是 O二. 交变电流的产生1、右图为交流发电机示意图，假定线圈沿逆时针方向匀速转动，考虑下面几个问题: （1）在线圈由甲转到乙的过程中，ab边中电流向那个方向流动？3、矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势e-t图如图5—1 — 3,则在时刻( )A. t1; t,线圈通过中性面B. 0 t,线圈中磁通量最大C.t” t,线圈中磁通量变化率最大D. ti, t3电流变换方向，通过线圈的磁通量最大E、若从0时刻到t,时刻的时间为0. 02s,贝U在Is内交变电流的方向改变50次4、发电机在产生正弦式电流。
5.1交变电流 导学案
5.1交变电流 导学案【课前预习】1．强弱和方向都不随时间改变的电流叫做________电流，简称________；强弱和方向都随时间作周期性变化的电流叫做________电流，简称交流．2．交变电流是由________发电机产生的．当线圈在________磁场中绕________________的轴匀速转动时，产生交变电流．线圈平面跟磁感线________时，线圈所处的这个位置叫做中性面，线圈平面每经过一次中性面，线圈中感应电流的方向就____________．3．交流发电机的线圈在磁场中匀速转动，感应电动势e 的变化规律为____________． 若把线圈和电阻R ′连成闭合电路，设总电阻为R ，则电路中电流的瞬时值 i ＝________________，电阻R ′上的电压瞬时值u ＝________________.4．家庭电路中的交变电流是________电流，它是一种最________、最________的交变电流．5．下图所示的4种电流随时间变化的图中，属于交变电流的有( )6．下列各图中，哪些情况线圈中不能产生交流电( )7．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，下列说法中正确的是( ) A ．在中性面时，通过线圈的磁通量最大 B ．在中性面时，感应电动势最大C ．穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势也为零D ．穿过线圈的磁通量为零时，磁通量的变化率也为零【课堂学习】知识点一交变电流的产生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2．如图1所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，正确的说法是()图1A．线圈每转动一周，指针左右摆动两次B．图示位置为中性面，线圈中无感应电流C．图示位置ab边的感应电流方向为a→bD．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零知识点二用函数表达式描述交变电流3．闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，转速为240 r/min，若线圈平面转至与磁场方向平行时的电动势为2 V，则从中性面开始计时，所产生的交流电动势的表达式为e＝________V，电动势的峰值为________ V，从中性面起经148s，交流电动势的大小为________ V.4．有一个10匝正方形线框，边长为20 cm，线框总电阻为1 Ω，线框绕OO′轴以10πrad/s的角速度匀速转动，如图2所示，垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5 T．问：图2(1)该线框产生的交变电流电动势最大值、电流最大值分别是多少？(2)线框从图示位置转过60°时，感应电动势的瞬时值是多大？(3)写出感应电动势随时间变化的表达式．知识点三 用图象描述交变电流5．处在匀强磁场中的矩形线圈abcd ，以恒定的角速度绕ab 边转动，磁场方向平行于纸面并与ab 垂直。
交变电流学案.doc交变电流的产生 (1)
(2)(3)t(4) (5)5.1交变电流导学案【学习目标】1．会观察电流（或电压）的波形图，理解交变电流、直流的概念2．理解交变电流的产生原理3．掌握交变电流的变化规律及表示方法4．理解交流电的瞬时值，最大值及中性面的概念5．培养观察能力、空间想象能力以及立体图转化为平面图形的能力【重点难点】1．重点是交变电流产生的物理过程分析2．难点是交变电流的变化规律及应用【教学过程】一、新课导入手摇发电机获得的电流与由干电池获得的电流的波形有什么不同？二、新课教学（一）交变电流交变电流：和随时间周期性变化的电流叫。
直流：不随时间变化的电流称为直流。
恒定电流：和都不随时间而改变的电流叫恒定电流。
例1、下图中_______是直流电？___________是交变电流？思考：交变电流和直流有什么区别？归纳总结：只要________改变的电流就是交变电流.（二）交变电流的产生1．产生机理：演示课本P31“做一做”中的实验，请同学们观察发光二极管的发光情况，说明产生的是哪种电流？分析转轴与磁场方向的关系，得出如下结论结论：当线圈绕的轴转动时会产生交变电流。
2．探究电流的特点：看课本P32图5.1-3，分析：（1）判断线圈由甲转到乙的过程中，线圈中的电流方向如何？（沿A→B→C→D还是D →C→B→A）由乙转到丙、由丙转到丁以及由丁转到甲的过程中呢？（2）判断线圈处于甲、乙、丙、丁四个位置时是否产生感应电流？若有，在原图中标出电流的方向；若无，说明原因。
AB C D图 2假设线圈所处的磁场为匀强磁场，请在上面四幅图中画出线圈在甲、乙、丙、丁四个位置对应的侧视图，标出AB 、CD 边中的电流方向。
（3）分析线圈在由甲转到乙、由乙转到丙、由丙转到丁、由丁转到甲的过程中中的电流大小变化情况？ （4）在电流—时间图中画出甲、乙、丙、丁四个位置对应的点。
猜测在一个周期内感应电流随时间变化的关系，大致画出i —t 图线。
（5）根据上述分析，回答： ① 线圈转到哪些位置时电流方向改变？______。
(完整版)5、1交变电流导学案
高二物理选修3-2第五章交变电流人生最大的喜悦是每个人都说你做不到，但你却完成了它！黄州西湖中学物理学科导学案活页年级高二班级班学号姓名课题：5、1交变电流授课教师：余萍学科组长：余萍教研组长：余萍学习目标：1.会观察电流（或电压）的波形图，理解交变电流、直流的概念2.分析线圈转动1周中电动势和电流方向的变化，能对交变电流的产生有比较清楚的了解，具有运用基本原理解决新情境下问题的能力3.知道交变电流的变化规律及表示方法，知道交变电流的峰值、瞬时值的物理含义。
学习重点：交变电流产生的物理过程的分析学习难点：交变电流的变化规律及应用学习方法：自主学习、合作探究教具准备：学时安排：2学时学习过程学习内容一.交变电流1、定义：________随时间做_________变化的电流叫做交变电流，简称交流；（1）________不随时间变化的电流称为直流；（2）________和_______都不随时间变化的电流叫做_________电流；2、实验（1）构造：电枢：磁体：转动的部分：不动的部分：（2）演示：将手摇发电机模型与小灯泡组成闭合电路。
当线框快速转动时，观察到什么现象?3、阅读科学漫步，比较旋转电枢式发电机和旋转磁极式发电机旋转电枢式发电机旋转磁极式发电机特点优缺点二、交变电流的产生探究问题：1、为什么矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时线圈里能产生交变电流？2、当abcd线圈在磁场中绕OO′轴转动时，哪些边切割磁感线?3、在线圈由甲到乙的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？4、在线圈由丙到丁的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？5、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？6、线圈转到什么位置时，产生的感应电动势最小?7、大致画出通过电流表的电流随时间变化的曲线，从E经过负载流向F的电流记为正，反之为负。
在横坐标上标出线圈到达甲、乙、丙、丁几个位置时对应的时刻。
小结：（1）中性面—— （2）线圈处于中性面位置时，穿过线圈Φ ，但=∆∆Φt。
《交变电流》导学案
交变电流导学案[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；3、理解电感、电容器对交变电流有阻碍作用的原因？[自主学习]一、交变电流的产生1、什么是中性面？2、当线圈处于中性面时，穿过线圈的磁通量，感应电流为，而当线圈垂直于中性面时，穿过线圈的磁通量为，感应电流。
3、线圈每转动一周，电流方向改变次，电流方向改变时，线圈处于什么位置？我国日常生活中使用的交变电流一秒中电流方向改变次。
二、交变电流的描述1、写出正弦式交变电流电动势的最大值、瞬时值、有效值以及平均值表达式？2、对于正弦式交变电流其有效值与最大值得关系是：，是不是对一切交变电流都是如此？3、在我们经常遇到的问题中，那些地方应用有效值？那些地方应用最大值？那些地方应用平均值？三、电感、电容RE m 04 2 0 -3 21、试分析电感电容器对交变电流有阻碍作用的原因？感抗与容抗与那些因素有关？有什么关系？2、扼流圈分为低频扼流圈和高频扼流圈：那低频扼流圈的作用是： ，高频扼流圈的作用是： 。
[典型例题]例1：一矩形线圈，绕垂直匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势e 随时间t 的变化如图所示，下列说法中正确的是（ ） A 、t 1时刻通过线圈的磁通量为零； B 、t 2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大； C 、t 3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大；D 、每当e 改变方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大例2、如图表示一交变电流的电流随时间而变化的图象， 此交变电流的有效值（ ） A 、、5A C 、3.5 2 A D 、3.5A例3：如图，矩形线圈面积为s ，匝数为N ，线圈电阻为r ，在磁感强度为B 的匀强磁场中绕OO`轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R 。
求： ⑴、写出线圈在转动中产生的电动势的最大值表达式；⑵、如果线圈从图示位置开始计时，写出电动势的瞬时表达式； ⑶、当线圈由图示位置转过900的过程中，电阻R 上所产生的热量； ⑷、当线圈由图示位置转过900的过程中，通过电阻R 的电荷量。
5.1交变电流导学案
2014-2015学年第二学期物理选修3-2导学案编号：07 使用时间：2015.3 编写人：陈明生审核人：负责人：班级：小组：姓名：组内评价：教师评价：§5. 1交变电流导学案[学习目标]1、知道交流电直流电的概念及波形图。
2、知道交变电流的变化规律及表示方法。
3、会分析线圈转动一周过程中电动势和电流方向的变化。
[重点难点]交流电直流电的概念及波形图、交变电流的变化规律及表示方法。
[复习引入]1、感应电流产生的条件是什么？判断感应电流的方向如何判断？感应电动势的大小如何计算？思考：如右图的所示，导体线框可绕虚线轴匀速转动，此时刻，哪几段导体切割磁感线？哪几段导体能产生感应电动势？感应电流的方向如何判断？一、交变电流的产生问题：如图中（a）时刻，穿过线框的磁通量是最大还是最小？abcd四条边中，是否有某条边切割磁感线？思考：如图中（a）时刻，穿过线框的磁通量的变化率是否是最大？问题：（a）（b）（c）（d）（e）中哪几个位置产生瞬时的感应电流？方向如何？请上图中表明感应电流的方向。
从（b）到（c）电流又是怎样变化的？二、交变电流的变化规律：电动势的最大值（峰值）的符号是。
电动势的瞬时值的符号是。
尝试推导1：如上图（b）所示，设匀强磁场的磁感应强度为B，ab边长为L，bc边长为l，线圈匀速转动角速度为ω，试写出线圈电动势最大值E m的表达式。
尝试推导2：若线框从中性面开始以角速度ω匀速转动，经时间t，转过的角度为ωt，试写出线圈电动势的瞬时表达式。
尝试推导3：若发电机外接到负载电阻为R的用电器上，试写出电阻上电压与电流的瞬时表达式。
4.正弦式交变电流的图象及应用：或（）（）(1)线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动时，开始计时时线圈所处的位置不同，得到的i－t图象也就不同；(2)分析有关交变电流的图象问题时，要注意从图象中找出两个特殊位置所对应的时刻.。
5.1交变电流学案
5.1交变电流导学案【教学目标】1．理解交变电流的产生原理2．掌握交变电流的变化规律及表示方法3．理解交流电的瞬时值，最大值及中性面的概念4．培养观察能力、空间想象能力以及立体图转化为平面图形的能力【教学重难点】1．重点是交变电流产生的物理过程分析2．难点是交变电流的变化规律及应用【教学过程】一、基本知识导学：阅读课本31-33页，认识一下基本概念。
1、△恒定电流：和都不随时间而改变的电流叫恒定电流。
△直流：不随时间变化的电流称为直流。
△交变电流：和随时间周期性变化的电流叫。
2、图中甲和丙线圈所在的平面称为中性面。
此时，通过线圈的磁通量（最大还是最小）3、正弦交变电流：。
感应电动势的瞬时表达式：当负载是电灯等纯电阻用电器时，负载两端的电压表达式：流过的电流表达式：4、电动势的峰值：5、发电机的基本构成：①②发电机的基本种类：①②二、重难点探究：1、交变电流的产生原理：如课本上图5.1-3所示，假定线圈沿逆时针方向匀速转动，产生了正弦交变电流。
请同学按照以下思路分析线圈转动一周的过程中线圈中的电流情况。
①图中矩形线圈转动过程中，哪些边会产生电动势？②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程中，AB边中电流向哪个方向流动？过程甲→乙乙→丙丙→丁丁→甲电流方向③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？④这些位置磁通量及磁通量的变化率等还有什么特点？⑤大致画出通过电流表的电流随时间变化的曲线，从E经过负载流向F的电流记为正，反之为负。
在横坐标上标出线圈到达甲乙丙丁几个位置时对应的时刻。
总结：【反馈练习】1.关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流, 以下说法中正确的是:（ ） A 、线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变 B 、线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次C 、线圈平面经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次D 、线圈转动一周，感应电动势和感应电流方向都要改变一次2.一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，穿过线圈平面的磁通量Φ与产生的感应电动势e 的大小关系正确的是 （ ）A ．Φ最大，e 最大．B ．Φ最小，e 最小．C ．Φ最大，e 最小．D ．Φ最小，e 最大． 2、交变电流的变化规律 （1）推导（画出侧视图）在磁感应强度B 的匀强磁场中，矩形线圈逆时针绕中轴匀速转动，角速度ω。
5.1普通班的交变电流导学案
5.1普通班的交变电流导学案【教学目标】1．认识交变电流2．理解交变电流的产生原理，掌握交变电流的变化规律3．掌握交变电流的表示方法，理解交流电的瞬时值，最大值4．培养观察能力、空间想象能力以及立体图转化为平面图形的能力【教学重难点】1．重点是交变电流产生分析及变化规律的推导；2．难点是交变电流的变化规律及应用【教学过程】一、复习巩固（各组提问3分钟完成）1、导体切割磁感线时产生感应电动势大小的瞬时表达式为:E=_______.2、运用楞次定律判断感应电流方向的一般步骤是：1）、明确研究的闭合回路中________的方向；2）、明确穿过闭合回路的磁通量是________还是________;3）、由楞次定律判断出__________的方向；4）、由安培定则判断出__________的方向。
3、右手定则伸开右手，使拇指与其余四指______，并且都与_____在一个平面内。
让磁感线从_______进入，并使________指向导体运动的方向，这时_______所指的方向就是感应电流的方向。
二．交变电流(学生自学5分钟可完成)（1）________随时间做_________变化的电流叫做交变电流，简称交流；（2）________不随时间变化的电流称为直流；（3）________和_______都不随时间变化的电流叫做_________电流；练习：如图所示的的几种电流随时间变化的图线中，属于交变电流的是_______，属于正弦式交变电流的是______。
（D答案给以简单解释）三．交变电流的产生（学生阅读5分钟，3分钟讨论完成答案）1．过程分析（教学发现需要老师1分钟给解答表格最后一项电流的方向；右手定则。
为本节第一难点：图形的转换。
）2．结论：（10分钟自学，3分钟讨论核对小组答案。
）（1）在线圈转动时，磁通量最大时，磁通量的变化率__________；磁通量为0时，磁通量变化率_______；感应电动势的大小由_______________决定。
交变电流导学案
交变电流导学案5.1 交变电流 A(B)教学目标:知识与技能:(1) 使学生理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面D(C) (2) 掌握交变电流的变化规律及表示方法。
甲乙丙丁 (3) 理解交变电流的瞬时值和峰值及中性面的准确含义过程与方法:看上面几个图，回答下面几个问题: (1) 培养学生观察能力，空间想象能力以及将立体图转化为平面图形的能力1、在线圈转动过程中，有哪些边在切割磁感线, (2) 培养学生运用数学知识解决物理问题的能力情感态度价值观:2、判断在线圈转动一周过程中， AB、CD中电流的方向，完成下面表格。
培养学生理论联系实际的思想教学重点:交变电流产生的物理过程的分析 AB电流方向 CD电流方向教学难点:交变电流的变化规律及应用甲乙学习内容: 乙丙一、交变电流丙丁交变电流: 丁甲直流: 3、当线圈转到什么位置时线圈中没有电流，转到什么位置时电流最大, 二、交变电流的产生如图，矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的四个过程( 4、大致画出通过电流表的电流随时间变化的曲线，A到B或者C到D的方向为正，反之为负。
在横坐标上标出线圈到达甲、乙、丙、丁几个位置所对应的时刻。
三、交变电流的变化规律五、课堂练习1(在如图所示的几种电流随时间变化的图线中，属于交变电流的AC,BD,lAB,CD,l若匀强磁场的磁感应强度为，，，线圈B21是，属于正弦交变电流的是,以角速度沿逆时针方向匀速转动，从中性面开始计时，思考下列问题:i 1、经过时间，线圈与中性面的夹角等于多大, ,t中性面速度方向与磁场方向的夹角有多大, ABtA(B) ,A B C Dv v 2、边切割磁感线产生的感应电动势有多大, AB2( 一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中C(D) 的感应电动势随时间的变化规律如图所示，下面说法中正确的是:( ) 3、边切割磁感线产生的感应电动势有多大, CD时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大; A. T2B. T时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大; 34、线圈中产生的总的感应电动势有多大,eC. 每当变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大; 四、小结D. T时刻通过线圈的磁通量为零。
第1节交变电流导学案
《§5.1交变电流》导学案主备人：张西永审核：授课时间：班级：姓名：【学习目标】1．认识交变电流2．理解交变电流的产生原理，掌握交变电流的变化规律3．掌握交变电流的表示方法，理解交流电的瞬时值，最大值4．培养观察能力、空间想象能力以及立体图转化为平面图形的能力【学习重点】交变电流产生分析及变化规律的推导【学习难点】交变电流的变化规律及应用自主学习案1．交变电流：和随时间作周期性变化的电流，叫做交变电流，简称交流．下图中_______是直流电，___________是交变电流。
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．（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＝I m sinωt；电动势瞬时值的表达式为e＝；电压瞬时值表达式为u＝．课堂互动案学习札记探究1 交变电流的产生【观察与思考】交变电流产生的过程分析。
特殊位置甲乙丙丁甲B与S的关系磁通量磁通量变化率感应电动势感应电流4个过程中甲→乙乙→丙丙→丁丁→甲Φ的变化电流方向规律总结：（1）在线圈转动时，磁通量最大时，磁通量的变化率__________；磁通量为0时，磁通量变化率_______；感应电动势的大小由_____________________决定，与___________无关。
（2）线圈转动一周，感应电流方向改变______次（3）中性面：_______________________________，如图有________、_________位置；中性面的相关特点：磁通量___________，磁通量的变化率____________，感应电动势e＝________，________感应电流探究2用函数表达式描述交变电流【思考与讨论1】从中性面计时，t时刻线圈中的感应电动势e的推导。
高中物理 5.1 交变电流导学案 新人教版选修
高中物理 5.1 交变电流导学案新人教版选修5、1 交变电流导学案新人教版选修3-2【学习目标】1、理解交变电流的产生原理。
2、掌握交变电流的变化规律及表示方法。
3、理解表征交变电流的几个物理量的准确含义。
【重点难点】1、交变电流的变化规律及其应用。
2、交流电的最大值、有效值的准确含义。
【使用说明及学法指导】本学案包括《交变电流的产生和变化规律》、《表征交流电的物理量》两节课的内容，中等难度。
建议第一课时在教师的指导下先认真阅读教材，初步理解本学案的有关知识，第二、第三课时通过探究展示课加深对本部分重点和难点知识的理解。
【学习内容】课前自学一、知识点一、交变电流的产生1、交变电流的概念（1）________和_________都随时间做周期性变化的电流叫做_______________，简称_______。
（2）几种常见的交变电流图形2、交变电流的产生矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动时产生正弦交变电流。
矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，将经过两个特殊位置，其特点分别是：(1)中性面（如图a、c、e）：与匀强磁场磁感线垂直的平面叫中性面。
线圈平面处于中性面位置时：A、线圈各边都不切割磁感线，回路产生的感应电动势为______，即感应电流等于______。
B、磁感线垂直于该时刻的线圈平面，所以线圈平面的磁通量_______，磁通量的变化率为____。
(2)线圈平面跟中性面垂直时（如图b、d）：线圈平面与磁感线_______，磁通量为______。
线框的ab、cd边垂直切割磁感线，回路产生的感应电动势_________。
由法拉第电磁感应定律知，线圈的磁通量的变化率___________。
3、正弦交流电表达式如线圈经过中性面位置开始计时，瞬时电动势e= ，瞬时电压u= ，瞬时电流i= 、其中，为线圈产生的交流电动势最大值，为线圈产生的交流电压最大值，为线圈产生的交流电流最大值，w为线圈转动的，wt为线圈转动的。
高中物理5.1交变电流导学案新人教版选修
高中物理5.1交变电流导学案新人教版选修交变电流课前自主预习1、大小和方向都，这样的电流叫做交变电流，例如家庭电路中的电流、2、下图是交流发电机的示意图、为了观察清楚，图中只画出了一匝线圈，它的ab边连在金属滑环K上，cd边连在滑环L上；两个滑环通过金属片做的电刷A、B和外电路相连、线圈沿逆时针方向转动、我们观察ab这段导线、根据右手定则可以判断，当线圈转到图乙的位置时，电流________流动，而当线圈转到图丁的位置时，则________流动；在图丙和图戊的位置，因为，电路中没有感应电流、线圈在不断转动，电路中电流的方向也就、交变电流就是这样产生的、3、对正弦式交变电流，线圈的电动势瞬时值表达式e＝________；用电器两端的电压瞬时值表达式u＝________；流过用电器的电流瞬时值表达式i＝________、重难点点拨1、对交变电流产生过程的理解例1、如图所示，虚线OO′的左边存在着方向垂直于纸面向里的匀强磁场，右边没有磁场、单匝矩形线圈abcd的对称轴恰与磁场右边界重合，线圈平面与磁场垂直、线圈沿图示方向绕OO′轴以角速度ω匀速转动(即ab边先向纸外、cd边先向纸里转动)，规定沿a→b→c→d→a方向为感应电流的正方向、若从图示位置开始计时，下列四个图象中能正确表示线圈内感应电流i随时间t 变化规律的是()变式训练1-1 如图所示，一面积为S的单匝矩形线圈处于有界磁场中，能使线圈中产生交变电流的是 ( )A、将线圈水平向右匀速拉出磁场B、使线圈以OO′为轴匀速转动C、使线圈以ab为轴匀速转动D、磁场以B＝B0sinωt规律变化2、交变电流图像的应用例2、如下图(a)所示，“匚”形金属导轨水平放置，导轨上跨接一金属棒ab，与导轨构成闭合回路，并能在导轨上自由滑动、在导轨左侧与ab平行放置的导线cd中通以下图(b)所示的交变电流，规定电流方向自c向d为正，则ab棒受到向左的安培力的时间是()A、0→t1B、t1→t2C、t2→t3D、t3→t4 变式训练2-1 一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间t 变化如图所示，下面说法正确的是 ( )A、t1时刻通过线圈的磁通量为零B、t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大C、t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D、每当e变换方向时，通过线圈的磁通量绝对值都为最大3、交变电流电动势的计算如图所示，匀强磁场B＝0、1T，所用矩形线圈的匝数N＝100，边长ab＝0、2m，bc＝0、5m，以角速度ω＝100πrad/s绕OO′轴匀速转动、当线圈平面通过中性面时开始计时，试求：(1)线圈中感应电动势的大小、(2)由t＝0至t ＝过程中的平均电动势值、变式训练3-1 有一10匝正方形线框，边长为20cm，线框总电阻为1Ω，线框绕OO′轴以10πrad/s的角速度匀速转动，如图所示垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0、5T、问：(1)该线框产生的交变电流电动势最大值、电流最大值分别是多少？(2)线框从图示位置转过60时，感应电动势的瞬时值是多大？(3)写出感应电动势随时间变化的表达式、。
第五章交变电流1.交变电流导学案
第五章交变电流1.交变电流导学案-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN5.1交变电流导学案教学目标：1．会观察电流（或电压）的波形图，理解交变电流、直流的概念2．分析线圈转动一周中电动势和电流方向的变化，能对交变电流的产生有比较清楚的了解，具有运用基本原理解决新情境下问题的能力。
3．知道交变电流的变化规律即表示方法，知道交变电流的峰值、瞬时值的物理意义。
教学重点：交变电流的产生及表达式的推导教学难点：交变电流的产生及推导学生自主学习：1．交变电流的产生和变化规律________和________随时间做_________变化的电流叫做交变电流，简称交流________不随时间变化的电流称为直流。
大小和方向都不随时间变化的电流叫做_________电流2．中性面：_______________________________磁通量______ ，磁通量的变化量______ 磁通量的变化率______ 特点感应电动势 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3.正弦式电流的产生和变化规律（1）产生考虑下面几个问题：1.图5.1-3中在线圈由甲转到乙的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？2.在线圈由丙转到丁的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？3.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?4.大致画出通过电流表的电流随时间变化的曲线，从E经负载流向F的电流为正，反之为负。
在横坐标上标出线圈到达甲、乙、丙、丁几个位置时对应的时刻。
（2）变化规律根据图回答下面几个问题：①线圈与中性面的夹角是多少？②ab 边速度多大？③ab 边速度方向与磁场方向夹角多大？④ab 边产生感应电动势多大？⑤线圈中感应电动势多大？（1） 函数形式：N 匝面积为S 的线圈绕垂直磁场平行线圈平面的轴以角速度ω转动，从中性面开始计时，则电压t NBS e ωωsin =，（m ε=ωNBS ）t e m ωεsin =， 电流t I t RR e i m mωωεsin sin ===电压u=IR=I m Rsin wt 从与中性垂直位置开始计时：（ 写出对应的表达式）（2）图象： 正弦式图像：锯齿形扫描电压波形： 矩形脉冲波形：例1 矩形线圈abcd 的边长ab=cd =40cm,bc =da =30cm,共有200匝，以300r/min 的转速在磁感强度为0.2T 的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴OO ′匀速转动,在t =0时刻处于图所示位置.此线圈产生的感应电动势最大值E m = Ｖ，有效值为E ＝____Ｖ，再转过 °出现第一次中性面。
案01、5.1交变电流导学案1 教师版 A 胡卫雄
开始在匀强磁场中但给两用电器提供电能的电源是不同的，答案：不相同．电源有交流和直流之分．电池是直流电源，它提供的是直流电；家庭照明电路给日光灯提供A 、B 、C 中e 的方向均发生了变化，故它们属于交流电．正确答案为A 、B 、C. ABC 交变电流的产生
对照课本P32 图5.1-3 交流发电机的示意图分析交流电的产生过程，回答下列问题：
OO ′以角速度ω逆时针匀所示，并规定当电流自a 流向b 时电流方向解析：由楞次定律知，t ＝0时，感应电流方向为负，线圈平面与中性面的夹角为π2－θ＝π4，线圈再转过
中线圈产生的感应电流方向均发生变化，故产生交变电流，A 中不产生感应电流．关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，以下说法中正确的是( )
．线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变 ．线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次
分析交变电流的图象问题应注意图线上某一时刻对应线圈在磁场中的位置，将图线描述的变化过程对
应到线圈所处的具体位置是分析本题的关键，线圈在图示位置时磁通量为零，但感应电流为最大值；再由楞次定律可判断线圈在转过90°的过程中，感应电流方向为正，故选项C 正确．
个人自评。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
现代都市之夜,华灯齐放,流光溢彩。
街道上,车水马龙,路灯、车灯、霓虹灯、交通信号灯汇成一条条彩虹。
住宅区里,万家灯火,电视机播放着精彩的节目,空调机营造着温度适宜的环境,电冰箱制出沁人心脾的冷饮,洗衣机在工作,而你在休息……这一切,几乎都离不开交变电流,即使某些设备使用直流,但往往也是由交变电流转换的。
那么,交变电流是如何产生的呢?
课时5.1交变电流
1.知道交变电流,能区分直流和交变电流。
2.分析线圈转动一周过程中电动势和电流方向的变化,能对交变电流的产生有比较清楚的认识,了解中性面的概念。
3.知道正弦式交变电流的图象描述。
4.知道正弦式交变电动势、电压、电流的瞬时值表达式,理解峰值的意义。
1.交变电流
(1)交变电流(AC):①大小和②方向随时间做周期性变化的电流,简称交流。
(2)直流(DC):③方向不随时间变化的电流。
2.交变电流的产生
(1)产生原理:在匀强磁场中,矩形线圈绕在线圈平面内且垂直于磁感线的轴匀速转动,如图所示,线圈中就会产生④正弦交变电流。
(2)中性面:线圈平面与磁场⑤垂直的位置。
3.交变电流的变化规律
(1)正弦式交变电流
①定义:按⑥正弦规律变化的交变电流,简称⑦正弦式电流。
②函数和图象
图象
注:表达式中E m、U m、I m分别是电动势、电压、电流的峰值,而e、u、i则是这几个量的瞬时值。
(2)其他交变电流
主题1:交变电流
(1)判断是直流电流还是交变电流的依据是什么?
(2)如图所示,把两个发光颜色不同的发光二极管并联(两者正负极的方向相反),然后连接到教学用发电机的两端。
转动手柄,两个磁极之间的线圈随着转动。
转动手柄的速度从慢到快,同时观察发光二极管的发光情况。
本实验中,接入两个正负极方向相反的发光二极管能起什么作用?
主题2:交变电流的产生
如图所示,当线圈转动时,电流表的指针会左右摆动,表明流过电流表的电流方向是变化的。
(1)图示中线圈转到什么位置时,线圈中电流方向会发生改变?线圈转动一周,电流方向会改变几次?
(2)线圈转到什么位置没有电流?
(3)线圈转到什么位置电流最大?
主题3:交变电流的变化规律(重点探究)
如图所示,已知面积为S的单匝线圈abcd在磁感应强度为B的匀强磁场中绕中心轴从中性面开始转动,角速度为ω。
(1)根据法拉第电磁感应定律推导一下线圈感应电动势e随时间变化的表达式。
(2)①正弦交变电流或电压随时间的变化情况也可以从图象上表示出来,如图所示。
那么这个图象的形状是怎样的?根据图象我们可以获取哪些信息?
②计时起点不一样,图象的形状一样吗?
1.在如图所示的图象中,属于交变电流的有()。
2.下列各图中,线圈中会产生交变电流的是()。
3.如图所示,一单匝闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动,转动过程中线框中产生的感应电动势的瞬时值为e=0.5sin 20t(V),由该表达式可推出的物理量是()。
A.匀强磁场的磁感应强度
B.线框的面积
C.穿过线框的磁通量的最大值
D.线框转动的角速度
4.一矩形线圈的匝数为50,在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时,穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图所示,下列结论正确的是()。
A.在t=0.1 s和t=0.3 s时,电动势最大
B.在t=0.2 s和t=0.4 s时,电动势方向发生改变
C.电动势的最大值是157 V
D.在t=0.4 s时,磁通量变化率最大,其值为3.14 Wb/s
拓展一、交变电流峰值和瞬时值的计算
1.有一个10匝正方形线框,边长为20 cm,线框总电阻为1 Ω,线框绕OO'轴以10π rad/s的角速度匀速转动,如图所示,垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5 T。
以线框转至图中位置时开始计时,问:
(1)该线框产生的交变电流的电动势最大值、电流最大值分别是多少?
(2)感应电动势随时间变化的表达式是怎样的?
(3)线框从图示位置转过60°时,感应电动势的瞬时值是多少?
拓展二、交变电流平均值的计算
2.
如图所示,匀强磁场B=0.1 T,所用矩形线圈的匝数N=100,边长l ab=0.2 m,l bc=0.5 m,线圈总电阻为
R=100 Ω,线圈以角速度ω=100π rad/s绕OO'轴匀速转动。
试求当线圈平面从图示位置(与中性面垂直)转过90°的过程中:
(1)线圈中的平均电动势。
(2)通过线圈某截面的电荷量。
参考答案
第五章交变电流
课时5.1交变电流
知识体系梳理
①大小②方向③方向④正弦交变⑤垂直⑥正弦⑦正弦式电流⑧e=E m sinωt⑨u=U m sinωt ⑩i=I m sinωt
峰值瞬时值
重点难点探究
主题1:(1)电流方向是否随时间做周期性变化,是判断是直流电流还是交变电流的依据。
电流方向不变的是直流电流,电流大小和方向随时间做周期性变化的是交变电流。
(2)当手柄转速很慢时,两个二极管可能都不会发光;当手柄转速适中时,可看到两个发光二极管交替闪烁,这
说明电流的方向在发生变化;当手柄转速很快时,可能分不清两个发光二极管是交替闪烁还是均发光。
接入的两个正负极方向相反的发光二极管交替闪烁,能说明电路中电流方向发生了变化。
主题2:(1)线圈转到与图示位置垂直(即中性面位置)时,电流方向会改变。
线圈转动一周,电流方向改变两次。
(2)线圈转到与图示位置垂直时电流为零,也就是说电流为零时电流方向将发生改变。
(3)线圈转到图示位置时电流最大。
主题3:(1)设线圈从中性面起经时间t转过角度θ,则θ=ωt,此时两边ab、cd的速度方向与磁感线方向的夹角分别为ωt和π-ωt,如图所示,它们产生的感应电动势同向相加,整个线圈中的感应电动势为:
e=BL ab v sinωt+BL ab v sin(π-ωt)=2BL ab v sin ωt
因为v=ω·
L bc
2
,代入上式得e=BSωsin ωt 。
(2)①交变电流或电压随时间变化的图象是一条正弦曲线,如题图所示。
从图中我们可以找出正弦交变电流或电压的最大值、周期,也可以根据图线确定线圈任意时刻的感应电动势。
②如果计时起点选在中性面,则为正弦式图象;如果计时起点选在与中性面垂直的位置,则为余弦式图象。
计
时的起点不一样,图象的形状就不一样,但变化规律是一样的。
基础智能检测
1.ABC
2.BCD
3.CD
4.CD 全新视角拓展 1.(1)6.28 V 6.28 A (2)e=6.28sin 10πt V (3)
5.44 V
【解析】(1)交变电流电动势最大值E m =NBSω=10×0.5×0.22×10π V =6.28 V 电流的最大值I m =
E m R
=6.28
1 A =6.28 A 。
(2)由于线框转动是从中性面开始计时的,所以e=E m sin ωt=6.28sin 10πt V 。
(3)线框转过60°时,感应电动势e=E m sin 60°=5.44 V 。
2.(1)200 V (2)0.01 C 【解析】(1)因E =N
ΔΦΔt
=N |0-BS |T 4
=2NBSωπ,代入数据得E =200 V 。
(2)线圈转过90°过程中的感应电动势平均值为E =200 V 感应电流的平均值为=E =
200
A =2 A 在转动过程中通过线圈某截面的电荷量为q=t=π2
ω
=2×0.005 C =0.01 C 。