河北省沙河市二十冶综合学校高中分校高中物理5.1交变电流导学案(无答案)新人教版选修3-2

第五章第一节交变电流
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，能对交流电流方向的变化，能对交流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况下问题的能力
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
教学重点
交变电流的产生及变化规律
教学过程
一、交变电流
复习：电流的方向是如何规定的：
交变电流：就是和都随做周期性变化的电流叫做，简称交流，俗称交流电。

【例1】如图所示各图线中表示交变流电的是（）
二、交变电流的产生
复习：1、如何判断回路中产生的感应电流的方向
2、如何判断安培力的方向
3、如何计算回路中产生的电动势
分析课本32页图5.1-3四个图，思考下列几个问题：
1、在该图中，矩形线圈转动过程中，哪些边会产生感应电动势？
2、由立体图画出怎样的平面图，便于分析电动势
3、在线圈由甲转到乙的过程中，AB边中电流方向如何？
4、在线圈由丙转到丁的过程中，AB边中电流方向如何？
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？
6、当线圈转动至线圈平面垂直于磁感线位置时，各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这个特定位置叫做中性面．例如图中的图和图。

注意：①中性面与磁场方向．
②线圈通过中性面时，穿过线圈的磁通量．
③线圈平面通过中性面时感应电动势为．
④线圈平面每转过中性面时，线圈中感应电流方向改变一次，转动一周线圈两次通过中性面，故一周里线圈中电流方向改变次．
三、交变电流变化规律
公式表达：感应电动势的瞬时表达式为e= Bsωsinωt=εm sinωt
感应电流瞬时值表达式 i=I m sinωt
图象表达：
【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 ．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 转换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为
最大 【例3】 如图所示，匀强磁场的磁感应强度B =2 T ，匝数n =6的矩形线圈abcd 绕中心轴OO ′匀速转动，角速度ω=200 rad/s 。

已知ab =0.1 m ，
bc =0.2 m ，线圈的总电阻R=40Ω，试求：
（1）感应电动势的最大值，感应电流的最大值；
（2）设时间t =0时线圈平面与磁感线垂直，写出线圈中感应电动
势的瞬时
值表达式；
（3）画出感应电流的瞬时值i 随ωt 变化的图象；
（4）当ωt =30°时，穿过线圈的磁通量和线圈中的电流的瞬时值各是多大？
5．1 交变电流参考答案
【例1】BCD
【例2】答案：D 。

解析：t 1、t 3时刻线圈中的感应电动势e =0，即为线圈经过中性面的时刻，此时线圈的磁通量为最大，但磁通量的变化率却为零，所以选项A 、C 不正确。

t 2时刻e =-E m ，线圈平面转至与磁感线平行，此时通过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率却最大，故B 也不正确。

每当e 变换方向时，也就是线圈通过中性面的时刻，通过线圈的磁通量的绝对值为最大，故D 正确。

【例3】解析：（1）因为线圈匀速转动，感应电动势的最大值就出现在图示位置
E m =nBS ω=6×2×0.1×0.2×200 V=48 V
感应电流最大值I m =4048m R E A=1.2 A （2）感应电动势的瞬时值表达式：e =E m ·sin ωt =48sin200t V
（3）i -ωt 图象如图所示。

（4）当线圈从图示位置转过30°角时，穿过线圈的磁通
量Φ和
感应电动势e 分别为： Φ=BL 1·L 2·sin30°=2×0.1×0.2×2
1Wb=0.02 Wb
e =48sin30°V=48×2
1V=24 V 由欧姆定律可得此时电流瞬时值为：i =40
24 R e A=0.6 A。