沂源一中高二教学案交变电流

B⊥S，φ 最大，各边不 切割磁感应线，无感应 电流——中性面
B∥S，φ =0，垂直切割， 感应电流最大
e 2 BL
L sint B Ssint 2
L ， 有 ： 2
由 上 式 ， 当 sin ω t=1 时 ， e 达 到 最 大 值 ， 即 ε 电 动 势 的 瞬 时 值 也 可 表 示 为 e Em sin t e Em sin t 2、 电流的瞬时值和最大值 若电路总电阻为 R，则瞬时电流为：
沂源一中高二物理学教案
年级：高 二 时间：3.29 科目：物 理 设计：刘兆杨 课题：交变电流 审核：于子田
B⊥S，φ 最大，各边不 切割磁感应线，无感应 电流——中性面 B∥S，φ =0，垂直切割， 感应电流最大
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 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
e Em sin t
2．几种常见的交变电流波形
i I m sin t
u Um sin t
典例探究
例 1、有人说，线圈平面转到中性面的瞬间穿过线圈磁通量最大，因而线圈中感应电 动势最大；线圈平面与中性面垂直的瞬间，穿过线圈中磁通量为零，因而线圈中感 应电动势为零，这种说法对不对？为什么？ 例 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，线圈中产生 的感应电动势 e 随时间 t 的变化如图， 则说法正确的是 （ ） A．t2 时刻通过线圈的磁通量最大； B．t1 时刻通过线圈的磁通量为零； C．t3 时刻通过线圈的磁通量的变化率最大； D． 每当电动势变换方向时， 通过线圈的磁通量都为 最大。 例 3、 边长为 20cm 正方形线圈绕对称轴 OO′在匀强磁场 中匀速转动，转速为 n=120r/min，磁感应强度为 B=0.2T，
t=T ε =0 i=0 фm (△ ф / △ t)=0
t=5T/4 ε m =BSw im ф =0 (△ ф /△ t) m
（二）交变电流的变化规律 电动势的瞬时值和最大值 1、 设线圈从中性面以角速度ω 开始转动，经时间 t，线圈 转过 θ = ω t ，此时 V 与 B 夹角也为 θ ，令 ab=dc=L ， ad=bc=L′，则线圈面积 S=LL′。此时，ab 与 dc 边产生的 电动势大小均为 BLVSinω t，整个线圈中产生的瞬时电动势 大 小 为 ： e=2BLVSin ω t ， 又 V=
m =BSw
B⊥S，φ 最大，各边不切 割磁感应线，无感应电流 ——中性面
B∥S，φ =0， a（b）d（c）垂直切割， 感应电流最大
1
i
e Em sin t I m sin t R R
求转动中最大感应电动势及其位置。若以图示位置为计时起点，写出电动势的瞬时 表达式。 例 4、发电机的转子是匝数为 100 匝，边长，绕着垂直于磁场方向的轴以ω ＝100π rad/s 的角速度 转动，当线圈平面与磁场方向垂直时开始计时。线圈和外电路的总电阻 R＝100Ω 。 （1）写出交流电流瞬时值表达式 （2）线圈从计时开始，转过π /3 过程中通过线圈某一截面的电荷量为多少？
学教过程：
一、恒定电流和交变电流 1、恒定电流： 2、交变电流： 二、交变电流的产生 〖演示实验〗手摇发电机使小灯泡发亮 。 （一）交变电流的产生
t=T/4 ε m =BSw im ф =0 (△ ф /△ t) m
t=T/2 ε =0 i=0 фm (△ ф /△ t)=0
t=3T/4 ε m =BSw im ф =0 (△ ф /△ t) m
2
结论： 1．线圈转动过程中电流的大小做周期性变化，中性面位置（B⊥S）最小，与 中性面垂直的位置（B∥S）最大。 2．线圈每经中性面一次，感应电流方向改变一次，线圈转动一周，感应电流 方向改变两次。
t=0 教学重点难点：
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
ε =0 i=0 фm (△ ф / △ t)=0
3、 电压的瞬时值和最大值 u=iR=I m Rsin ω t=U m sin ω t 结论：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，产生的感应电流是 按正弦规律变化的，这种交变电流叫正弦交流电。 （三）交变电流的图象 1．正弦交流电图象（可用示波器观察到）
巩固训练
1、某交流发电机正常工作时，电动势 E=Emsinωt，当磁感应强度增大到原来的 2 倍， 转速变为原来的 1/3，其它条件不变时，感应电动势的表达式为 2、对于如图所示的电流i随时间t作周期性变化的图象，下列说法中正确的是 （ ） A、电流大小变化，方向不变，是直流电 B、电流大小、方向都变化，是交流电 C、电流最大值为0.2A，周期为0.01s D、电流大小变化，方向不变，不是直流电，是交流电 3、面积为S的矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，从中 性面起以角速度ω 匀速转动，在t时刻线圈磁通量的瞬时值为（ ） A、BS B、BScosω t C、BSsinω t D、BS/sinω t 4、一个矩形线框共有 10 匝，它在磁感应强度 B=0.5 T 的匀强磁场中，从中性面开始 绕中心轴以 1200 r／min 的转速匀速转动．已知线框的转动半径为 10cm，切割磁感 线的边长为 50 cm，则该线框产生的感应电动势的最大值为_____V，当线框平面和 中性面的夹角为______时，交变电动势的瞬时值是 31.4 V． 5、如图所示，匀强磁场 B＝0.50T，矩形线圈的匝 数 N＝100， 边长 Lab=0.20m， Lad=0,10m， 以 3000r/min a d B 的转速匀速转动，在线圈平面通过中性面时开始计 时。 b c 试求： （1）交变电动势的瞬时值表达式 （2）若线圈总电阻为 2Ω ，线圈外接电阻为 8 Ω ，写出交变电流的瞬时值表达式 R （3）线圈由图示位置转过π /2 的过程中，交 变电动势的平均值。