高中物理《交变电流》学案4 新人教版选修3-2
5.1《交变电流》学案全集4(人教版选修3-2)
5.1交变电流教学目标（一）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。
2．掌握交变电流的变化规律及表示方法。
3．理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义。
（二）过程与方法1．掌握描述物理量的三种基本方法（文字法、公式法、图象法）。
2．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。
3．培养学生运用数学知识解决物理问题的能力。
（三）情感、态度与价值观通过实验观察，激发学习兴趣，培养良好的学习习惯，体会运用数学知识解决物理问题的重要性教学重点、难点重点交变电流产生的物理过程的分析。
难点交变电流的变化规律及应用。
教学方法演示法、分析法、归纳法。
教学手段手摇单相发电机、小灯泡、示波器、多媒体教学课件、示教用大的电流表教学过程（一）引入新课出示单相交流发电机，引导学生首先观察它的主要构造。
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? 这种大小和方向都随时间做周期性变化电流，叫做交变电流。
（二）进行新课1、交变电流的产生（1）中性面——（2）线圈处于中性面位置时，穿过线圈Φ ，但 。
（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 。
2．交变电流的变化规律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L 1，bc 边长L 2，磁感应强度为B ，这时ab 边产生的感应电动势多大?e ab =BL 1v sin ωt = BL 1·22L ωsin ωt =21BL 1L 2sin ωt 此时整个线框中感应电动势多大?e =e ab +e cd =BL 1L 2ωsin ωt若线圈有N 匝时，相当于N 个完全相同的电源串联，e =NBL 1L 2ωsin ωt ，令E m =NBL 1L 2ω，叫做感应电动势的峰值，e叫做感应电动势的瞬时值。
人教版高中物理选修【3-2】《交变电流》学案(含答案)
高中物理 5.1交变电流导学案 新人教版选修3-2(2021年最新整理)
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第五章交变电流第一节交变电流【学习目标】1、知道什么是交变流电，并理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面；2、掌握交变电流的变化规律,及表示方法;3、理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义；4、知道几种常见的交变电流。
如正弦式交变电流、锯齿形交变电流、矩形脉冲电流。
5、掌握描述物理量的三种基本方法（文字法、公式法、图象法)。
【重点、难点】重点：1、交变电流产生的物理过程的分析。
2、交变电流的变化规律的图象描述。
难点:１、交变电流的变化规律及应用。
２、图象与实际发动机转动时的一一对应关系的理解。
预习案【自主学习】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＝________________。
高中物理 5.1 交变电流教案 新人教版选修3-2
高中物理 5.1 交变电流教案新人教版选修3-2●本章概述本章讲述交变电流知识，是前面学过的电和磁的知识的发展和应用，并且与生产和生活有密切关系.本章重点内容是：交变电流的产生原理和变化规律，交变电流的性质和特点，变压器的工作原理，交变电流的传输及应用.这些知识点是高考命题率较高的知识点.与直流电相比，交变电流有许多优点，交变电流可以利用升压变压器升高或降低电压，便于远距离输送，可以驱动结构简单运行可靠的感应电动机。
为了有利学生学习交流电的特点，更好的区分交流与直流，本章还介绍了电感和电容在交变电流中的作用，使学生了解感抗与容抗的有关知识.本章可分为三个单元：第一单元：第一节和第二节，讲交变电流的产生和描述.第二单元：第三节，讲电感和电容对交变电流的作用.第三单元：第四节和第五节，讲变压器和电能的输送.第一节交变电流●本节教材分析为了适应学生的接受能力，教材采取从感性到理性、从定性到定量逐渐深入的方法讲述这个问题.教材先用教具演示矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生交流电，以展示交流电是怎样产生的.并强调让学生观察教材图17—2所示线圈通过五个特殊位置时，电流表指针变化的情况，分析电动势和电流方向的变化，这样学生就会对电动势和电流的变化情况有个大致的了解.然后让学生用右手定则独立分析线圈中电动势和电流的方向.这样能充分调动学生的积极性,培养学生的观察和分析能力.关于交变电流的变化规律,教材利用上章学过的法拉第电磁感应定律引导学生进行推导,得出感应电动势的瞬时值和最大值的表达式,进而根据闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律推出电流与电压瞬时值与最大值的表达式.用图表表示交流电的变化规律是一种重要的方法,这种方法直观、形象,学生容易接受.这样做也是为后面用图象表示三相交流电准备条件,在电磁波的教学中还要用到图象的方法.在介绍了交流电的周期和频率后,可通过练习巩固学生对交流电图象的认识.在本节学生第一次接触到许多新名词,如:交流电、正弦交流电、中性面、瞬时值、最大值等.要让学生搞清楚这些名词的准确含义.要使学生了解交流电有许多种,正弦交流电是其中简单的一种,在本章教材中常把正弦交流电简称交流电.要使学生明确中性面是指与磁场方向垂直的平面.中性面的特点是:线圈位于中性面时,电动势为零;线圈通过中性面时,电动势的方向要改变.要向学生指出,一般科技书中都用小写字母表示瞬时值,用大写字母并加脚标，m表示最大值.●教学目标一、知识目标1.使学生理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面.2.掌握交变电流的变化规律及表示方法.3.理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义.二、技能目标1.掌握描述物理量的三种基本方法（文字法、公式法、图象法）.2.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.3.培养学生运用数学知识解决物理问题的能力.三、情感态度目标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.●教学难点交变电流的变化规律及应用.●教学方法演示法、分析法、归纳法.●教学用具手摇单相发电机、小灯泡、示波器、多媒体教学课件、示教用大的电流表.●课时安排1课时●教学过程一、引入新课［师］出示单相交流发电机，引导学生首先观察它的主要构造.［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?［生］小灯泡一闪一闪的.［师］再将手摇发电机模型与示教电流表组成闭合电路,当线框缓慢转动(或快速摆动)时,观察到什么?［生］电流表指针左右摆动.［师］线圈里产生的是什么样的电流？请同学们阅读教材后回答.［生］转动的线圈里产生了大小和方向都随时间做周期性变化的交变电流.［师］现代生产和生活中大都使用交流电.交流电有许多优点，今天我们学习交流电的产生和变化规律.二、新课教学1.交变电流的产生［师］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？［生］对这个问题有浓厚的兴趣,讨论热烈.［师］多媒体课件打出下图.当abcd线圈在磁场中绕OO′轴转动时,哪些边切割磁感线?［生］ab与cd.［师］当ab边向右、cd边向左运动时,线圈中感应电流的方向如何?［生］感应电流是沿着a→b→c→d→a方向流动的.［师］当ab 边向左、cd 边向右运动时,线圈中感应电流的方向如何?［生］感应电流是沿着d →c →b →a →d 方向流动的.［师］正是这两种情况交替出现,在线圈中产生了交变电流.当线圈转到什么位置时,产生的感应电动势最大?［生］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最大.［师］线圈转到什么位置时,产生的感应电动势最小?［生］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,即不切割磁感线,此时感应电动势为零.［师］利用多媒体课件,屏幕上打出中性面概念:(1)中性面——线框平面与磁感线垂直位置.(2)线圈处于中性面位置时,穿过线圈Φ最大,但tΔΔφ=0. (3)线圈越过中性面,线圈中I 感方向要改变.线圈转一周,感应电流方向改变两次.2.交变电流的变化规律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L 1,bc 边长L 2,磁感应强度为B ,这时ab 边产生的感应电动势多大?［生］e ab =BL 1vsin ωt =BL 1·22L ωsin ωt =21BL 1L 2sin ωt ［师］cd 边中产生的感应电动势跟ab 边中产生的感应电动势大小相同,又是串联在一起,此时整个线框中感应电动势多大?［生］e =e ab +e cd =BL 1L 2ωsin ωt［师］若线圈有N 匝时,相当于N 个完全相同的电源串联,e =NBL 1L 2ωsin ωt,令E m =NBL 1L 2ω,叫做感应电动势的最大值,e 叫做感应电动势的瞬时值.请同学们阅读教材,了解感应电流的最大值和瞬时值.［生］根据闭合电路欧姆定律,感应电流的最大值I m =rR E m +,感应电流的瞬时值i =I m s i n ωt . ［师］电路的某一段上电压的瞬时值与最大值等于什么?［生］根据部分电路欧姆定律,电压的最大值U m =I m R ,电压的瞬时值U =U m sin ωt .［师］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:3.几种常见的交变电波形三、小结本节课主要学习了以下几个问题：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时，线圈中产生正弦式交变电流.2.从中性面开始计时，感应电动势瞬时值的表达式为e=NBSωs i nω t,感应电动势的最大值为E m=NBSω.3.中性面的特点：磁通量最大为Φm，但e=0.四、作业（略）五、板书设计六、本节优化训练设计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的变化如图所示，则下列说法中正确的是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.每当电动势E变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大2.一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 =1201 s 时电流强度的瞬时值为多少？ 3.一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生交流电压为u=2202s i n100πt V ，则A.它的频率是50 HzB .当t =0时，线圈平面与中性面重合C.电压的平均值是220 VD.当t =2001 s 时，电压达到最大值 4.交流发电机工作时的电动势的变化规律为e =E m s i n ω t ，如果转子的转速n 提高1倍，其他条件不变，则电动势的变化规律将变化为A.e =E m s in 2ω tB.e =2E m s in 2ω tC.e =2E m s in 4ω tD.e =2E m s in ω t参考答案：1.D2.解析：因为电动势的最大值E m =311 V ，角速度ω=100 π rad/s ，所以电动势的瞬时值表达式是e =311s in 100π t V.根据欧姆定律，电路中电流强度的最大值为I m =100311 R E m A=3.11 A ，所以通过负载的电流强度的瞬时值表达式是i =3.11s in 100π t A. 当t =1201 s 时，电流的瞬时值为 i =3.11s in (100π·1201)=3.11×21A=1.55 A. 3.ABD4.B●备课资料1.抽水蓄能发电电被称为现代文明的血液.一天当中的不同时段,比如生产、生活最忙碌的时候,与夜晚夜深人静之际,对电的使用量往往相差十分悬殊.而电力又不能直接大量贮存.这就要求电网具有灵活的调节能力,在高峰时增加供电,而在低谷时又减少供电.否则电网的电压就会与标准不符,不仅用户无法正常用电,电网的运行安全也会受到威胁.水电、火电、核电是目前电网大规模发电的主要形式,也是电网调节的主要形式.其中水电机组开停机迅速,调节能力最强;而火电机组从开机到满负荷工作或反之运行的时间往往需要近10个小时,跟不上网内的负荷变化,调节能力很差;而核电机组由于技术和安全方面的原因,基本上没有调节能力.华北电网占装机容量97%以上的是火电机组.华北属于缺电地区,用电高峰时全部机组满负荷运行也难以满足用电需求,所以不得不频繁地拉闸限电;而在低谷时电网内又有大量过剩的电能需要削减.那么,是否可以把低谷的剩余电量贮存起来,补充高峰时的供电不足,从而提高华北电网的调节能力呢?循着这样的思路,1992年9月,十三陵抽水蓄能电站破土动工了.从工程结构上说,抽水蓄能电站包括两个具有水平垂直高差的水库,分别叫作上水库和下水库.十三陵抽水蓄能电站的下水库是早已建成的十三陵水库;上水库建在十三陵水库左岸蟒山后面的上寺沟内.上下水库间的落差有480 m.上水库的总库容为400万立方米.上下水库之间的山体内建有地下厂房和附属洞室,装备了既可做水泵也可做水轮机运行的蓄能机组.十三陵抽水蓄能电站的地下厂房面积为4000 m2,它装备的是4台20万kW的水泵水轮电动发电机组.连接上下水库和地下厂房的水道系统主要由进出水口、调压节隧洞以及隧洞内铺设的巨大的高压管道组成.抽水蓄能电站是依照能量转换原理工作的.在午夜之后的用电低谷蓄能机组做水泵运行,用电网内多余的电能把水库的水抽到上水库,把电能转换成势能贮存起来;在用电高峰时,机组又成为发电机,由上水库向下水库放水,像常规水电站一样,把水的势能转换成电能,返送回电网补充供电的不足.这样,在蓄水放水,耗电发电的循环过程中,电站对电网负荷的高峰和低谷起到调节作用.十三陵抽水蓄能电站建成后,每年可吸收16.5亿千瓦时的低谷剩余电量,提供12亿千瓦时的高峰电量.如果按1千瓦时高峰电量可创4~6元产值计算,每年可创社会产值50~70亿元.更重要的是抽水蓄能电站增强了华北电网的调节能力,保证了整个电网的安全经济运行.目前抽水蓄能发电在我国呈现出蓬勃发展的势头.除十三陵抽水蓄能电站外,全国还有好几个抽水蓄能电站,有的正在兴建中,有的已经投入运行.2.崛起的新能源——核电电力是国民经济发展的命脉.目前世界电力主要由火电、水电和核电构成.火电是靠燃烧煤、石油等化石燃料获得的.作为不可再生的自然资源,化石燃料储量有限,而且都是重要的化工和轻纺工业原料.化石燃料的燃烧还会对环境造成很大污染,是造成“酸雨”“温室效应”等环境问题的元凶.水电是可再生资源,而且不会污染环境,但它的限制条件较多,如水资源分布不均,水流量的季节变化会导致发电量的变化.只有核电能够既满足电力需求,又不污染环境.自1954年苏联建成世界上第一座核电站至今,全球已有30多个国家建起了440多台机组,总装机容量达到3亿多千瓦,其中法国、美国、日本、德国、英国等经济发达国家的核电都超过本国总发电量的20%,法国甚至达到70%以上.作为一个人口众多的发展中国家,我国的电力工业一直在稳步发展,装机容量和年发电量分别排世界第四位和第三位.但人均发电量排在世界第80位,仅为世界平均水平的1/3.1996年全国电力缺口在20%左右,远远不能满足快速增长的国民经济发展的需求.我国将近70%的煤炭资源分布在华北和西北,工业发达和人口密集的东南沿海地区的煤炭和水力资源都很匮乏,国家每年都要投入巨资进行“北煤南运”.我国初步规划2000~2020年新增装机容量5亿千瓦.如果全部建成火电站发电用煤需要13亿吨,这无论从煤的新增产量、远距离运输,还是从生态环境等各方面看,都存在巨大困难,可以说发展核电是中国解决能源问题的一条重要途径.有关部门预测,21世纪将是中国核电大发展的时期.1991年中国大陆实现了核电零的突破.现在已有两座核电站3台核电机组共210万千瓦装机容量,其发电量占全国发电总量的1.27%.国家“九五”计划和2010年远景规划目标纲要指出:贯彻因地制宜、水火并举,适当发展核电的方针.计划到2010年投运的核电站总装机容量达到2000万千瓦左右.目前,东南沿海地区都把建造核电站作为解决当地能源问题的重要途径,对发展核电有很高的积极性.秦山核电站和大亚湾核电站的安全稳定运行为中国的核电发展开了个好头，已充分显示了核电安全、清洁、经济的优越性.“九五”期间，我国计划建造的四座核电站八台机组共660万千瓦,现已全面开始建造.可以说，发展核电已成为我国能源政策的一部分，作为20世纪中叶崛起的新能源，它在中国有着光明的发展前景.。
高中物理第5章交变电流4变压器学案新人教版选修3_2
4 变压器[学习目标] 1.[物理观念]了解变压器的构造及几种常见的变压器． 2.[科学思维]理解互感现象和变压器的工作原理．(重点) 3.[科学思维]掌握理想变压器的电压与匝数的关系及应用．(重点) 4.[科学思维]掌握理想变压器的功率关系,并导出原、副线圈中的电流关系及应用．(难点)一、变压器的原理1．变压器的构造由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成,如图所示．(1)原线圈：与交流电源连接的线圈,也叫初级线圈．(2)副线圈：与负载连接的线圈,也叫次级线圈．2．原理：互感现象是变压器的工作基础．原线圈中电流的大小、方向不断变化,在铁芯中激发的磁场也不断变化,变化的磁场在副线圈中产生感应电动势．3．作用：改变交变电流的电压,不改变交变电流的周期和频率．4．注意(1)变压器不改变交变电流的周期和频率．(2)变压器只对变化的电流起作用,对恒定电流不起作用．(3)变压器的两个线圈之间通过磁场联系在一起,两个线圈间是绝缘的．二、电压与匝数的关系1．理想变压器(1)定义：没有能量损失的变压器．(2)特点①变压器铁芯内无漏磁．②原、副线圈不计内阻,即不产生焦耳热．③铁芯中不产生涡流．2．原、副线圈的电压关系(1)对理想变压器,原、副线圈中每一匝线圈都具有相同的ΔΦΔt ,根据法拉第电磁感应定律有E 1＝n 1ΔΦΔt ,E 2＝n 2ΔΦΔt ,所以E 1E 2＝n 1n 2. (2)由于不计原、副线圈的电阻,因此原线圈两端的电压U 1＝E 1,副线圈两端的电压U 2＝E 2,所以U 1U 2＝n 1n 2.当有多组线圈时,则有U 1n 1＝U 2n 2＝U 3n 3＝…3．两类变压器(1)降压变压器：副线圈的电压比原线圈电压低的变压器．(2)升压变压器：副线圈的电压比原线圈电压高的变压器．1．思考判断(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)变压器只能改变交变电流的电压,不能改变直流电的电压．(√) (2)实际生活中,不存在原线圈与副线圈匝数相等的变压器．(√) (3)理想变压器不仅可以改变交变电流的电压和电流,还可以改变交变电流的功率和频率．(×) (4)理想变压器是客观存在的．(×) (5)U 1U 2＝n 1n 2适用于任何理想变压器．(√) 2．理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1,下列说法中正确的是( )A ．穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10∶1B ．穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等,但穿过每匝线圈的磁通量并不相等C ．原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10∶1D ．正常工作时,原、副线圈的输入、输出功率之比为1∶1D [对理想变压器,无磁通量损失,因而穿过两个线圈的磁通量相同,磁通量变化率相同,因而每匝线圈产生的感应电动势相等,才导致电压与匝数成正比,选项A 、B 、C 错误；理想变压器可以忽略各种损耗,故输入功率等于输出功率,选项D 正确．]3．如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为n 1∶n 2＝4∶1,当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时,电流表A 1的示数是12 mA,则电流表A 2的示数为( )A ．3 mAB ．0C ．48 mAD ．与负载R 的值有关B [导体棒向左匀速切割磁感线时,在线圈n 1中通过的是恒定电流,不能引起穿过副线圈的磁通量变化,在副线圈上无感应电动势出现,所以A 2中无电流通过．] 理想变压器的基本关系1.电压关系U 1∶U 2∶U 3∶…＝n 1∶n 2∶n 3∶…或U 1n 1＝U 2n 2＝U 3n 3＝… 2．功率关系 输入功率等于输出功率,即P 入＝P 出,U 1I 1＝U 2I 2.3．电流关系由功率关系可知,当只有一个副线圈时,I 1I 2＝U 2U 1＝n 2n 1；当有多个副线圈时,I 1U 1＝I 2U 2＋I 3U 3＋…,I 1n 1＝I 2n 2＋I 3n 3＋…4．原、副线圈的交变电流的周期T 和频率f 相同．【例1】 如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝2∶1,和均为理想电表,灯泡电阻R L ＝6 Ω,AB 两端电压u 1＝122sin 100πt (V)．下列说法正确的是( )A ．电流频率为100 HzB.的读数为24 V C.的读数为0.5 AD ．变压器输入功率为6 WD [根据u 1＝122sin 100πt (V)及U ＝U m 2知U 1＝12 V,f ＝ω2π＝50 Hz,选项A 错误；根据U 1U 2＝n 1n 2得U 2＝n 2n 1U 1＝12×12 V＝6 V,即的读数为6 V,选项B 错误；又I 2＝U 2R L ＝66A ＝1 A,即的读数为1 A,选项C 错误；根据P 1＝P 2及P 2＝U 22R L ＝626W ＝6 W,选项D 正确．]变压器中提到的电压关系、电流关系、电路中电表的示数等,指的都是交流电的有效值.[跟进训练]1．(多选)如图所示,将额定电压为60 V 的用电器,通过一理想变压器接在正弦交变电源上．闭合开关S 后,用电器正常工作,交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220 V 和2.2 A ．以下判断正确的是( )A ．变压器输入功率为484 WB ．通过原线圈的电流的有效值为0.6 AC ．通过副线圈的电流的最大值为2.2 AD ．变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝11∶3BD [变压器的输入功率等于输出功率,P 入＝P 出＝I 2U 2＝2.2×60 W＝132 W,故A 错误；根据P 入＝I 1U 1,所以I 1＝P 入U 1＝132220A ＝0.6 A,故B 正确；电流表示数为有效值,故通过副线圈的电流的有效值为2.2 A,则最大值为I m ＝2×2.2 A＝2.2 2 A,故C 错误；根据变压器的工作原理可知U 1U 2＝n 1n 2,所以变压器原、副线圈匝数比n 1n 2＝U 1U 2＝22060＝113,故D 正确．]理想变压器工作时的制约关系1.输入电压U 1决定输出电压U2.当变压器原、副线圈的匝数比n 1n 2一定时,输出电压U 2由输入电压U 1决定,即U 2＝n 2U 1n 1. 2．电流制约 输出电流I 2决定输入电流I 1.当变压器原、副线圈的匝数比n 1n 2一定,且输入电压U 1确定时,原线圈中的电流I 1由副线圈中的输出电流I 2决定,即I 1＝n 2I 2n 1.而变压器副线圈中的电流I 2由用户负载及电压U 2确定,即I 2＝P 2U 2.3．功率制约输出功率P 2决定输入功率P 1.变压器副线圈中的功率P 2由用户负载决定,即P 2＝P 负1＋P 负2＋….P 2增大,P 1增大；P 2减小,P 1减小；P 2为零,P 1为零．【例2】 如图所示,为一理想变压器,S 为单刀双掷开关,P 为滑动变阻器触头,U 1为加在原线圈两端的电压,I 1为原线圈中的电流强度,则以下说法错误的是( )A ．保持U 1及P 的位置不变,S 由a 合到b 时,I 1将增大B ．保持P 的位置及U 1不变, S 由b 合到a 时,R 消耗的功率将减小C ．保持U 1不变, S 合在a 处,使P 上滑,I 1将增大D ．保持P 的位置不变, S 合在a 处,若U 1增大,I 1将增大C [S 由a 合到b 时,n 1减小,由U 1U 2＝n 1n 2可知U 2增大,P 2＝U 22R,P 2随之增大,而P 2＝P 1,又P 1＝U 1I 1,从而I 1增大,A 正确； S 由b 合到a 时,与上述情况相反,P 2应减小,B 正确；P 上滑时,R 增大,因P 2＝U 22R ,所以P 2减小,又P 1＝P 2,P 1＝U 1I 1,从而I 1减小,C 错误；U 1增大,由U 1U 2＝n 1n 2可知U 2增大,所以P 2增大,因而I 2增大,由I 1I 2＝n 2n 1,所以I 1也增大,D 正确．]上例中,若保持输送功率不变,S 合在a 处,使P 上滑时,则U 1、I 1如何变化？提示：由P ＝I 22R 知,R 增大,I 2减小,故I 1减小．又由P ＝U 1I 1知,U 1增大．两类理想变压器的动态分析问题(1)原、副线圈匝数比不变,分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况,进行动态分析的顺序是R →I 2→P 2→P 1→I 1.(2)负载电阻不变,分析各物理量随原、副线圈匝数比的变化而变化的情况,进行动态分析的顺序是n1、n2→U2→I2→P2→P1→I1.[跟进训练]2．(多选)理想变压器的原线圈连接一只理想电流表,副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头Q调节,如图所示,在副线圈上连接了定值电阻R0和滑动变阻器R,P为滑动变阻器的滑片．原线圈两端接在电压为U的交流电源上．则( )A．保持Q的位置不动,将P向上滑动时,电流表的读数变小B．保持Q的位置不动,将P向上滑动时,电流表的读数变大C．保持P的位置不动,将Q向上滑动时,电流表的读数变大D．保持P的位置不动,将Q向上滑动时,电流表的读数变小AC[在原、副线圈匝数比一定的情况下,变压器的输出电压由输入电压决定．因此Q位置不变时,输出电压不变,此时P向上滑动,副线圈电路总电阻增大,则输出电流减小,输入电流也减小,故电流表的读数变小,故A正确,B错误；P位置不变,将Q向上滑动,则输出电压变大,输出电流变大,输入电流也变大,则电流表的读数变大,故C正确,D错误．]变压器和分压器变压器和分压器都能起到改变电压的作用,但二者有着本质区别,如图所示．1．变压器是一种电感性仪器,是根据电磁感应原理工作的；而分压器是一种电阻性仪器,是根据电阻串联分压原理工作的．2．变压器只能改变交流电压,不能改变直流电压；而分压器既可改变交流电压,也可改变直流电压．3．变压器可以使交流电压升高或降低；而分压器不能使电压升高．4．对于理想变压器,电压与线圈匝数成正比,即U ab∶U cd＝n1∶n2；而对于分压器,电压与电阻成正比,即U ef∶U gh＝R ef∶R gh.5．若在cd 间、gh 间分别接入负载电阻R 0后,对于变压器,U cd 不随R 0的变化而变化；而对于分压器,U gh 将随R 0的增大而增大,随R 0的减小而减小．6．理想变压器工作时,穿过铁芯的磁通量是一定的,线圈两端的电压遵循法拉第电磁感应定律,两线圈中存在E 1＝n 1ΔΦΔt ,E 2＝n 2ΔΦΔt.而分压器工作时,回路电流为定值,遵循欧姆定律,即U ef ＝IR ef ,U gh ＝IR gh .7．理想变压器的输入功率随输出功率的变化而变化,且始终相等,即P 入＝P 出；而分压器空载时,输入功率P 入＝I 2R ef 不变．【例3】 如图甲、乙所示电路中,当A 、B 接10 V 交变电压时,C 、D 间电压为4 V,M 、N 接10 V 直流电压时,P 、Q 间电压也为4 V ．现把C 、D 间接 4 V 交流,P 、Q 间接 4 V 直流,下面哪个选项可表示A 、B 间和M 、N 间的电压( )A ．10 V 10 VB ．10 V 4 VC ．4 V 10 VD ．10 V 0B [对于题图甲,当A 、B 作为输入端,C 、D 作为输出端时,相当于一个降压变压器,两边电压之比等于两边线圈的匝数之比,当C 、D 作为输入端,A 、B 作为输出端时,相当于一个升压变压器,电压比也等于匝数比,所以C 、D 接4 V 交流时,A 、B 间将得到10 V 交流．题图乙是一个分压电路,当M 、N 作为输入端时,上、下两个电阻上的电压跟它们的电阻的大小成正比．但是当把电压加在P 、Q 两端时,电流只经过下面那个电阻,上面的电阻中没有电流,两端也就没有电势差,即M 、P 两点的电势相等．所以当P 、Q 接4 V 直流时,M 、N 两端的电压也是4 V ．][跟进训练]3.自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈,原、副线圈都只取该线圈的某部分．一升压式自耦调压变压器的电路如图所示,其副线圈匝数可调．已知变压器线圈总匝数为1 900匝；原线圈为1 100匝,接在有效值为220 V 的交流电源上．当变压器输出电压调至最大时,负载R 上的功率为2.0 kW.设此时原线圈中电流有效值为I 1,负载两端电压的有效值为U 2,且变压器是理想的,则U 2和I 1分别约为( )A ．380 V 和5.3 AB ．380 V 和9.1 AC ．240 V 和5.3 AD ．240 V 和9.1 AB [对理想变压器,原、副线圈功率相同,故通过原线圈的电流I 1＝P U 1＝2 000220A≈9.1 A ,负载两端电压即为副线圈电压,由U 1n 1＝U 2n 2,即220 V 1 100＝U 21 900,可得U 2＝380 V,故选项B 正确．]1．[物理观念]变压器的构造、变压器的原理．2．[科学思维]理想化方法构建变压器模型．3．[科学思维]掌握理想变压器的电压与匝数的关系,并能用它解决相关问题．4．[科学思维]掌握理想变压器的功率关系,并能推导出原、副线圈的电流关系．5．[科学探究]了解探究变压器线圈两端电压与匝数关系的实验方法,经历探究过程,分析现象得出探究结果．1．对理想变压器作出的判断正确的是( )A ．高压线圈匝数多、电流大、导线粗B ．低压线圈匝数少、电流小、导线细C ．高压线圈匝数多、电流大、导线细D ．低压线圈匝数少、电流大、导线粗D [电压高的匝数多,电流小,用细线．电压低的匝数少,电流大,用粗线．]2．关于理想变压器的工作原理,以下说法正确的是( )A ．通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变B ．穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都不相等C ．穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势D ．原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈C [通有正弦交变电流的原线圈产生的磁场是变化的,由于面积S 不变,故磁通量Φ变化,A错误；因理想变压器无漏磁,故B错误；由互感现象知C正确；线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能,原、副线圈通过磁场联系在一起,故D错误．]3．(多选)理想变压器正常工作时,原、副线圈中的电流为I1、I2,电压为U1、U2,功率为P1、P2,关于它们之间的关系,下列说法中正确的是( )A．I1由I2决定B．U2与负载有关C．P1由P2决定D．以上说法都不正确AC[对理想变压器的电流关系可写成I1＝n2n1I2,即原线圈中的电流由副线圈中的电流决定；同理,由U1U2＝n1n2知,副线圈中的电压由原线圈中的电压决定；功率关系为：负载用多少,原线圈端就输入多少,因此选项A、C正确,B错误．]4．(多选)如图是一个理想变压器的示意图,在它正常工作时关于其说法正确的是( )A．副线圈中的电动势是因为电磁感应而产生的B．输送的电能经变压器先转化为磁场能,再转化为电能C．输送的电能经变压器先转化为电场能,再转化为电能D．输送的电能经变压器的铁芯直接传输过去AB[变压器的原理是原线圈的电流发生变化,从而引起副线圈中磁通量变化,产生电动势,故A正确；变压器电能的输送是电能经变压器先转化为磁场能,再转化为电能输送到副线圈电路中,故B正确,C、D错误．]。
最新度人教版选修3-2 5.1交变电流 教案(4)
5.1 交变电流教学设计一、基本信息课名 5.1 交变电流学科（版本）人教版高中物理选修3－2 章节第五章第一节学时一课时年级高二二、教材分析物理教材我们选用的是人教版，人教版物理选修3-2是针对理科班设计的物理必修课，课本重视物理知识板块的完整性和物理规律的内在联系，用多种演示实验和现实应用实例尽量充分揭示物理规律的内涵，应该说这对理科班学生深入理解物理规律，完整掌握物理知识板块都做好了充分铺垫。
教材注重知识的前后联系和推理演化，注重学生的自主学习和探究性学习，非常适合理科班学生提高思维能力，形成学科素养。
这节《交变电流》是教材电磁板块第五章第一节内容，是电磁理论在现实生活应用的典范。
电能是我们生活每时每刻都离不开的最重要的能量来源，交变电流是电能的利用和远距离传输的基础。
这节《交变电流》主要介绍交变电流的特性，产生原理和表达式。
课本通过手摇发电机的发电，增强学生对交变电流方向不断变化的理解；通过交流发电机的示意图引导学生探究交变电流的产生过程，同时利用分层设问的形式，锻炼了学生利用第四章电磁感应原理自行解决新情景物理问题的能力。
课本给出了正弦式交流电的表达式，并对峰值，瞬时值等概念做了强调。
最后课本以课外阅读的形式，对交流发电机做了深入介绍。
课本沿着从感性到理性，从定性到定量的思路，试着引导学生通过自学和探究最终对交变电流建立起完整清晰的印象。
三、学习者分析从生活中来，到生活中去，交变电流其实对学生来说不陌生，家庭电路中的交流电每天都接触，学生有一定的认识基础。
通过生活中的用电引入，从学生熟悉的事物入手，这样，既符合他们的认知规律，又使他们有亲切感，感觉物理就在身边，激发兴趣。
通过一年多的物理学习，宏志班的学生基本掌握了学习物理的技巧和能力，本班学生物理知识基础扎实，导学案能够积极主动的完成。
这节《交变电流》是继电磁感应学习之后，第一次利用所学知识理论，解决实际问题的尝试。
通过这节知识的学习，他们会学到一些新的物理概念，并深化和扩展原有知识的内涵。
高中物理《交变电流》学案3 新人教版选修3-2
交变电流巩固拓展1．如图所示图像中属于交流电的有（ ）2．关于线圈在匀强磁场中转动产生的交流电，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 ．线圈每经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向就改变一次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3．把一段长度一定的导线做成线圈，在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴以恒定的角速度转动，哪个线圈产生的电动势最大值最大（ ）A ．做成矩形线圈B ．做成正方形线圈C ．做成圆形线圈D ．做成正三角形线圈4．已知交变电流的瞬时表达式为i ＝311sin314t ，从t=0到第一次电流出现最大值时间是（ ）A ．0.005sB ．0.001sC ．0.02sD ．0.01s5．如图所示，一正方形线圈abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO ′匀速转动沿OO ′观察，线圈逆时针转动，已知匀强磁场的磁感应强度为B ，线圈匝数为n ，边长为l ，电阻为R ，转动的角速度为ω，则当线圈转至图示位置时（ ） A ．线圈中感应电流方向为abcda B ．线圈中感应电流为2nBl RC ．穿过线圈的磁通量为0D ．穿过线圈的磁通量的变化率为06．发电机电枢以转速n=3000转/min 在匀强磁场中匀速转动，当线圈平面与磁感线方向平行时，产生的感应电动势为1000V ，若从线圈平面与中性面重合时计时，则所产生的感应电动势的瞬时表达式e ＝__________________，当t=0.03s 时，电动势为__________V 。
7．如图所示的100匝矩形线框以角速度ω＝100πrad/s 绕OO ′轴匀速转动。
ab=cd=0.2m ，ad=bc=0.5m ，磁感应强度B ＝0.1T ，试求： （1）线圈中产生的感应电动势的最大值是多少 （2）从图示位置计时，感应电动势的瞬时表达式（3）由t=0至t=T/4过程中平均感应电动势的大小 （4）若线圈总电阻为100Ω，则在t=0至t=T/4过程中通过线圈某截面的电量是多少？创新探究8．一根长直通电导线中的电流按正弦规律变化，如图所示，规定电流从左向右为正，在直导线下方有一不闭合的金属框，则相对于b 点来说，a 点电势最高的时刻在__________9．在两块金属板上加交变电压m 2u=U sin t T，当t=0时，板间有一个电子正处于静止状态，下面关于电子以后的运动情况的判断正确的是（ ）A ．t=T 时，电子回到原出发点B ．电子始终向一个方向运动C ．t=T/2时，电子将有最大速度D ．t=T/2时，电子位移最大Ui。
高中物理选修3-2学案4：5.1交变电流
5.1交变电流基础知识一、交变电流1．交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流(AC)．2．直流：方向不随时间变化的电流称为直流(DC)，大小和方向都不随时间变化的电流称为恒定电流．对直流和交变电流的区分主要是看电流方向是否变化．二、交变电流的产生交流发电机的示意图：在匀强磁场中的线圈绕垂直于磁感线的轴匀速转动时，产生交变电流．三、交变电流的变化规律1．正弦式交变电流的瞬时值表达式当从中性面开始计时：瞬时电动势：e＝E m sin_ωt，瞬时电压：u＝U m sin_ωt，瞬时电流：i＝I m sin_ωt.式中E m、U m、I m分别表示电动势、电压、电流的最大值．2．按正弦规律变化的交变电流叫做正弦式交变电流，简称正弦式电流．3．正弦式交变电流的图象(如图所示)重点难点一、交变电流的产生及规律1．正弦式交变电流的产生如图所示，是线圈ABCD在匀强磁场中绕轴OO′转动时的截面图．线圈从中性面开始转动，角速度为ω，经过时间t转过的角度是ωt.设AB边长为L1，BC边长为L2，磁感应强度为B，AB边和CD边转动时切割磁感线产生感应电动势．(1)在图甲中，v ∥B ，e AB ＝e CD ＝0，e ＝0(2)在图丙中，e AB ＝BL 1v ＝BL 1ωL 22＝12BL 1L 2ω＝12BSω同理e CD ＝12BSω所以e ＝e AB ＋e CD ＝BSω(3)在图乙中，e AB ＝BL 1v sin ωt ＝12BL 1L 2ωsin ωt ＝12BSω sin ωt同理e CD ＝12BSωsin ωt所以e ＝e AB ＋e CD ＝BSωsin ωt (4)若线圈有n 匝，则e ＝nBSωsin ωt . 2．两个特殊位置 (1)中性面(S ⊥B 位置)线圈平面与磁场垂直的位置，此时Φ最大，ΔΦΔt 为0，e 为0，i 为0.线圈经过中性面时，电流方向发生改变，线圈转一圈电流方向改变两次． (2)垂直中性面位置(S ∥B 位置)此时Φ为0，ΔΦΔt 最大，e 最大，i 最大．3．正弦式交变电流的峰值 E m ＝nBSω4．正弦式交变电流的瞬时值表达式 e ＝E m sin ωt ，u ＝U m sin ωt ，i ＝I m sin ωt二、对峰值E m ＝nBSω和瞬时值e ＝E m sin ωt 的理解 1．对峰值的理解(1)转轴在线圈所在平面内且与磁场垂直．当线圈平面与磁场平行时，线圈中的感应电动势达到峰值，且满足E m ＝nBSω.(2)决定因素：由线圈匝数n 、磁感应强度B 、转动角速度ω和线圈面积S 决定，与线圈的形状无关，与转轴的位置无关．如图所示的几种情况中，如果n 、B 、ω、S 均相同，则感应电动势的峰值均为E m ＝nBSω.2．对瞬时值的理解写瞬时值时必须明确是从中性面计时，还是从与中性面垂直的位置计时． (1)从中性面计时，e ＝E m sin ωt .(2)从与中性面垂直的位置计时，e ＝E m cos ωt . 三、正弦式交变电流的图象1．如图所示，从图象中可以解读到以下信息：(1)交变电流的峰值E m 、I m 和周期T .(2)因线圈在中性面时感应电动势、感应电流均为零，所以可确定线圈位于中性面的时刻，也可根据感应电动势、感应电流最大值找出线圈平行磁感线的时刻．(3)判断线圈中磁通量Φ最小、最大的时刻及磁通量变化率ΔΦΔt 最大、最小的时刻．(4)分析判断e 、i 大小和方向随时间的变化规律．2．注意：开始计时时线圈所处的位置不同，得到的i －t 图象也不同．(如图所示)基础练习1．如图所示图象中不属于交流电的有( )2．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，则能在下列图中反映线圈中感应电流I 随时间t 变化的图线是(如图)( )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 ωt B ．e ＝4E m sin ωt C ．e ＝12E m sin ωtD ．e ＝14E m sin ωt4．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 ＝200 sin 0.02tB ．此感应电动势的瞬时表达式为e ＝200 sin 100πtC ．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5．如图甲所示为一个矩形线圈abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动．线圈内磁通量随时间t 变化如图乙所示，则下列说法中正确的是( )A ．t 1时刻线圈中的感应电动势最大B ．t 2时刻ab 的运动方向与磁场方向垂直C ．t 3时刻线圈平面与中性面重合D ．t 4、t 5时刻线圈中感应电流的方向相同6．某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生交变电流的图象如图所示，由图中信息可以判断( )A ．在A 和C 时刻线圈处于中性面位置B ．在B 和D 时刻穿过线圈的磁通量为零C ．从A →D 时刻线圈转过的角度为32πD ．若从O →D 时刻历时0.02 s ，则在1 s 内交变电流的方向改变100次[答案]1．[解析] 图A 、B 、C 中e 的方向均发生了变化，故它们属于交流电，但不是按正弦函数规律变化的交流电． [答案] D2．[解析] 图示时刻，ab 边和cd 边同时垂直切割磁感线，产生的感应电动势最大，此时感应电流最大，由右手定则，可判定电流方向由a →b →c →d →a ，为正方向，综上所述，正确[答案]为C. [答案] C3．[解析] 由电动势最大值表达式E m ＝NBSω，N 、S 变为原来的两倍，则最大值变为4E m ，故B 正确． [答案] B 4．[答案] B5．[解析] t 1时刻通过线圈的Φ最大，磁通量变化率ΔΦΔt 最小，此时感应电动势为零，A 错．在t 2、t 4时刻感应电动势为E m ，此时ab 、cd 的运动方向均垂直于磁场方向，B 正确．t 1、t 3、t 5时刻Φ最大，ΔΦΔt ＝0，此时线圈平面垂直于磁场方向，称为中性面，C 正确．t 5时刻感应电流为零，D 错．故正确[答案]为B 、C. [答案] BC6．[解析] 根据图象，首先判断出感应电流的数学表达式为i ＝I m sin ωt ，其中I m 是感应电流的最大值，ω是线圈旋转的角速度．而且线圈是从中性面开始旋转．由O 到D 完成一次周期性变化，相应的线圈旋转一周．线圈每旋转一周有两次经过中性面，经过中性面的位置时电流改变方向．从图可知，在O 、B 、D 时刻感应电流为零，所以此时线圈恰好在中性面的位置，且穿过线圈的磁通量最大；在A 、C 时刻感应电流最大，线圈处于和中性面垂直的位置，此时穿过线圈的磁通量为零；从A 到D 时刻，线圈旋转3/4周，转过的角度为32π；如果从O 到D 时刻历时0.02 s ，恰好为一个周期，所以1 s 内线圈转动50个周期，100次经过中性面，交变电流的方向改变100次． [答案] CD。
2019-2020年高中物理 5.1 交变电流学案 新人教版选修3-2
2019-2020年高中物理 5.1 交变电流学案新人教版选修3-2策略与反思纠错与归纳【学习目标】1．理解交变电流的产生原理，掌握交变电流的变化规律．2．知道正弦式电流的图象．3．知道交流发电机的构造和分类．重点：交变电流的变化规律难点：交变电流的产生原理【自主学习】一、交变电流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．如图中______均为交变电流，而就不是交变电流．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．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．令线圈abcd的边长L ab＝L cd，L ad＝L bc＝L．在线圈以角速度ω转动过程中，ad、bc边切割磁感线产生感应电动势，其大小相同，且对线圈中电流而言，两电动势相当于联．用e表示线圈转动中产生的感应电动势，则线圈从与磁感线垂直的平面（叫做中性面）经过时间t转动到如图所示位置时：θ＝v＝v1＝ e＝所以 e＝BSωsinωt若线圈为N匝e＝其中S为线圈的面积，NBSω为交变电动势的峰值E m，ωt为线圈和中性面夹角．（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＝二、中性面二、交变电流图象的应用 【例4】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【当堂测试】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零2．交流发电机在工作时电动势为e ＝E m sin ωt ，若将发电机的转速提高一倍，同时将电枢所围面积减小一半，其他条件不变，则其电动势变为( ) A ．e ′＝E m sinωt2B ．e ′＝2E m sinωt2C ．e ′＝E m sin 2ωtD ．e ′＝E m2sin 2ωt3．如图3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 1和P 2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P 1或P 2转动时电流的方向相同，都是a →d →c →b →aB ．线圈绕P 1转动时的电动势小于绕P 2转动时的电动势C ．线圈绕P 1转动时的电流等于绕P 2转动时的电流D ．线圈绕P 1转动时dc 边受到的安培力大于绕P 2转动时dc 边受到的安培力 4．如图4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5．如图5甲所示，“匚”形金属框导轨水平放置．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 中通以如图乙所示的交变电流，规定电流方向自c 向d 为正，则ab 棒受到向左的安培力的作用时间是( )A．0→t1B．t1→t2C．t2→t3D．t3→t46．有一10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9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：(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．。
高中物理选修3-2人教版学案设计 5.1《交变电流》
交变电流诱学·导入·点拨材料：1831年法拉第发现了电磁感应现象，为人类进入电气化时代打开了大门。
今天无论是生产还是生活等各方面都离不开电。
我们日常生活中的用电器数不胜数，比如电灯、电话、电视机、空调、冰箱、洗衣机、电磁炉、微波炉等等这些家用电器所使用的都是交流电。
问题：由电池产生的电流，是大小和方向保持不变的直流电，我现实生活中所使用的交流电是如何从发电厂产生的呢？交流电和直流电还有哪些相同和不同的性质呢?导入点拨：由生活中所使用的交流电联系到发电厂是如何产生交变电流的，那么这种电流和必修中所学的稳恒电流有一定的区别和联系。
知识·巧学·升华一、交变电流1.直流电：方向不随时间做周期性变化的电流。
简称：直流符号：DC2.交变电流：大小和方向均随时间做周期性变化的电流。
简称：交流符号：AC3.正弦交流电：按正弦规律变化的交变电流叫正弦交变电流。
要点提示方向随时间做周期性变化是交流电的最主要特征，也是交变电流和直流电的根本区别。
交变电流的典型特征是电流方向变化，其大小可能不变，如矩形交变电流的方向变化但大小不变，是交变电流。
4.电流的分类：按大小和方向的变化规律，可将电流作如下的分类：恒定电流大小方向均恒定直流非恒定电流仅方向恒定正弦交变电流按正弦规律变化的交变电流交流非正弦交变电流不按正弦规律变化的交变电流方向随时间做周期性变化是交流电的最重要特征。
恒定电流仅仅是直流中的一种；同样，交变电流也并不都是正弦交变电流，正弦交变电流的特殊规律不能适用所有交流电。
二、交变电流的产生1.交变电流产生的实验探究如图甲所示，利用手摇式发电机模型探究交变电流的产生过程。
手摇式发电机和灯泡电流计连接构成闭合回路。
发电机的原理：线圈abcd处在磁场中，线圈的ab边和cd边连在金属滑环上；用导体做的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接，如图乙。
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用心 爱心 专心
交变电流
一.自主探究
(一)描述交流电大小的物理量
1.最大值(峰值) .
2.有效值
(1)定义 .
(2)正弦交流电的有效值和最大值的关系是 .
(3)通常用电器所标的;电压表,电流表所测量的;没有特别说明的都为有效值.
(二)描述交流电变化快慢的物理量
1.周期(T)
2.频率(f)
(写出频率f,线圈旋转的角速度ω和转速n 的关系 .)
二.尝试体验
1. 一台发电机产生的电动势的瞬时值表达式为：e = 311sin314t V ，则此发电机产生的电动势的最大值为_______V ，有效值为_______V ，发电机转子的转速为_______转/秒，产生的交流电的频率为______Hz ．
2.如图所示，a 、b 、c 三种交流电，分别通过同一电阻，在0.8 s 内，电阻产生的热量分别为Q a 、Q b 和Q c ，则Q a ：Q b ：Q c 为多少．
3.
三.领悟整合
4．有一台使用交流电的电冰箱上标有额定电压为“220 V ”的字样，这“220 V ”是指 ( )
A ．交流电电压的瞬时值
B ．交流电电压的最大值
C ．交流电电压的平均值 D
．交流电电压的有效值
5．一交流电流的图象如图所示，由图可知( ) —
用心 爱心 专心 2 A ．用电流表测该电流其示数为10A B ．该交流电流的频率为100Hz
C ．该交流电流通过10Ω电阻时，电阻消耗的电功率为1000W
D ．该交流电流即时值表达式为i ＝102sin628t A
6．矩形线圈绕垂直磁力线的轴匀速转动，对于线圈中产生的交流电( )
A ．交流电的周期等于线圈转动周期
B ．交流电的频率等于线圈的转速
C ．线圈每次通过中性面，交流电改变一次方向
D ．线圈每次通过与中性面垂直的位置，交流电达到最大值
7．一交流电压为u ＝1002sin100πt V ，由此表达式可知( )
A ．用电压表测该电压其示数为100 V
B ．该交流电压的周期为0.02 s
C ．将该电压加在100 Ω的电阻两端，电阻消耗的电功率为100 W
D ．t ＝1/400 s 时，该交流电压的即时值为100 V
8．3 A 直流电通过电阻R 时，t s 内产生的热量为Q ．现让一交流电通过电阻R ，若2t s 内产生的热量为Q ，则该交流电流的有效值和最大值分别为 ( )
A ．I 有=2/23A ，I m ＝3 A
B ．I 有＝3 A ，23m =I A
C ．I 有＝3 A ，6m =I A
D ．23=有I A ，I m ＝6 A
9．如图1所示，竖直直导线ab ，左侧放有一个轻质闭合线圈．现向直导线中通入如图2所示的正弦交流电流，设电流由a 流向b 为正方向，则线圈运动方向相同的时间是 ( )
A ．0—t 1和t 2—t 3两段时间内
B ．t 1—t 2和t 3—t 4两段时间内
C ．0—t 1和t 3—t 4两段时间内
D ．t 1—t 2和t 2—t 3两段时间内 10．边长为l 、匝数为n 、总电阻为R 的正方形闭合线圈，在磁感强度为B 的水平匀强磁场中，绕垂直磁感线的转轴以角速度ω匀速转动．求：转动t s 时间内，外界驱动线圈转动所做的功．
四、开放探究
11．旋转电枢式发电机的转子在正常运转时，产生的电动势瞬时值为e =2202sin314t V ．如果由于某种原因，它的转速变慢，用电压表测得此时发电机两端的电压为176 V ，若此时发电机正在向一盏标有“220 V 、100 W ”的灯泡供电，在不计发电机内电阻的情况下，试求：（1）该灯泡的实际功率为多大？（2）这台发电机的转速比原来正常时转速慢了几分之一？
b a 图1。