高中物理《交变电流》教案 4
高中物理选修1-1《交变电流》教案
高中物理选修1-1《交变电流》教案教学目标:1. 了解交流电路中的电压和电流波形、电阻、电感、电容在交流电路中的作用;2. 理解交流电路中的平均值、有效值和相位差的概念及其计算方法;3. 知道交流电的产生和应用。
教学重点:1. 了解交流电路中的电压和电流波形、电阻、电感、电容在交流电路中的作用;2. 知道交流电的产生和应用。
教学难点:1. 理解交流电路中的平均值、有效值和相位差的概念及其计算方法;2. 熟练掌握相位差的概念和计算方法。
教学方法:1. 讲授法;2. 示例法。
教学手段:1. 电子白板、投影仪、网络多媒体设备;2. 图示和图表。
教学过程:【教学环节一】导入1. 教师用PPT展示交流电的产生和应用的图片,引导学生谈论交流电在生活中的应用。
2. 阐述本节课学习内容和教学目标。
【教学环节二】讲授与示范1. 讲解交流电路中电压和电流波形、电阻、电感、电容在交流电路中的作用。
2. 示范计算交流电路中的平均值、有效值和相位差,讲解计算方法及其应用。
【教学环节三】练习与巩固1. 基本练习:例题指导学生运用所学知识计算实际问题。
2. 拓展练习:让学生自己查找交流电路中的实际问题,并利用所学知识尝试解决。
【教学环节四】课堂小结1. 小结本节课的内容和知识点,回答学生提出的问题。
2. 鼓励学生反思、总结并提问。
【教学环节五】作业布置1. 完成本节课的课堂笔记。
2. 计算相关题目,做好最后的复习准备。
教学评估:评估方式:开展小组讨论或个人思考,讨论或写出所学知识在实际生活中的应用。
评估标准:概念全面准确、计算正确且理解应用。
高二物理交变电流的产生和变化规律教案
高二物理交变电流的产生和变化规律教案【教学目标】1.了解什么是交变电流以及其产生和特点。
2.掌握交变电流的产生、和基本变化规律。
3.能够应用学习到的知识对交变电流进行分析和计算。
【教学重难点】1.掌握交变电流的产生原理和特点。
2.理解交变电流的变化规律。
【教学方法】1.讲述法2.图片演示法3.课堂讨论法【教学步骤】1.引入老师用图片展示电路中交变电流的现象,让学生尝试从现象中理解交变电流的概念。
然后对交变电流的产生过程进行简单的介绍,引导学生进入本节课的主题。
2.交变电流的产生介绍电源如何产生变化的电流,并介绍变化电流的特点,包括频率和周期等。
学生可以在教师的指导下操作小电扇或者小灯泡进行实验观察,更好地认识和理解交变电流产生的过程和特点。
3.交变电流的变化规律引导学生分别通过图示和公式来认识交变电流的变化规律,包括正弦函数、周期、频率和有效值等知识。
同时指导学生通过实验来观察和检验所学知识,让学生理解这些变化规律的实际应用。
4.课堂练习划分小组,让学生结合所学的知识来完成一些课堂练习题,进一步巩固所学内容。
老师可以使用幻灯片或者黑板上展示练习题,同时在课件中加入一些小动画来增加趣味性。
【教学资源】1.交互式课件2.图片展示3.实验器材4.课堂练习题【教学反思】本节课的主要教学内容是交变电流的产生和变化规律,涉及到的知识点比较复杂,但是通过引导学生通过实验和应用实践来掌握,能够让学生更好地理解和掌握该知识点。
同时课间的练习也能够更好的巩固学生的知识,为进一步的学习打下坚实的基础。
5.4 变压器 优秀教案优秀教学设计 高中物理选修3-2:交变电流 (4)
5.4 变压器一、教学目标1.了解变压器的构造及理解变压器的工作原理2.探究变压器的匝数与线圈两端的电压的关系并能用它解决基本问题3.明白理想变压器是忽略了变压器的能量损失,它的输出功率等于输入功率4.从探究“匝数与电压关系”全过程指导学生学习物理的思想与方法二、教学重点1.探究变压器的匝数与线圈两端的电压的关系并能用它解决基本问题2.从电磁感应的角度和能量的转化与守恒的角度深刻理解变压器的工作原理三、教学难点1.“探究变压器的匝数与线圈两端的电压的关系”实验。
2.从能量的转化与守恒的角度理解变压器的工作原理四、教具、学具准备学生电源、可拆变压器、实物投影仪、多用电表、小灯泡、单刀双掷开关五、过程与方法观察现象—进行猜想—设计实验—进行分析—得出结论—指导实践(认识变压器在现实生活中的应用,感受它的价值六、教学过程(一)预习指导1.复习相关内容(1)电磁感应现象产生的条件及种类(2)法拉第电磁感应定律及其表达式(3)探究实验的指导思想及基本步骤(4)交流电的特点(5)涡流的特点及利与弊2.预习需要解决的问题(1)变压器的构造(2)变压器的工作原理(3)本节课实验的目的是什麽?需要哪些器材?需要记录哪些数据?为此需要设计什麽样的表格?过程中需要注意什麽事项?(二)创设意境,激发兴趣学生观察:直流电路中S闭和后灯泡L的亮暗学生思考:把两个没有用导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯,一个线圈连到交流电源上,另一个线圈与灯泡构成闭合回路。
猜想:接通交流电源开关S,灯泡L回发光吗?(鼓励学生敢于说出自己的想法)教师演示:实验是检验真理的标准,回逆前面的猜想,教师演示,验证猜想。
教师提问:你的猜想是正确的,能说出你的依据吗?教师点拨:闭合S,由于电流的大小、方向在不断变化,在铁芯中激发的磁场也不断变化,这个变化的磁场也通过与灯泡L相连线圈,产生感应电动势,所以两线圈之间没有导线相连,灯泡中也有电流通过,从而发光。
高中物理(交变电流)教案设计与知识点解析
Ω,线圈在 B=0.2 T 的匀强磁场中, 绕垂直磁场方向的轴
100
OO′以
r/s 转速匀速转动, 外接电阻 9Ω,如图所示。
求: ( 1)电压表读数; ( 2)电阻 R 上电功率。
5. 3 电感和电容对交变电流的影响 教学目标
(一)知识与技能
1.理解为什么电感对交变电流有阻碍作用。 2.知道用感抗来表示电感对交变电流阻碍作用的大小,知道感抗与哪些因素有关。 3.知道交变电流能通过电容器 .知道为什么电容器对交变电流有阻碍作用。
教学过程 (一)引入新课 在直流电路中,影响电流跟电压关系的只有电阻。在交变电流路中,影响电流跟电压
关系的,除了电阻外,还有电感和电容。电阻器、电感器、电容器是交变电流路中三种基本 元件。这节课我们学习电感、电容对交变电流的影响。
(二)进行新课 1.电感对交变电流的阻碍作用 [演示]电阻、电感对交、直流的影响。实验电路如下图甲、乙所示:
2.交变电流的峰值( Em, Im, U m) 交变电流的峰值是交变电流在一个周期内所能达到的最大数值,
可以用来表示交变电流
的电流或电压变化幅度。
[演示]电容器的耐压值 将电容器( 8 V ,500μ F)接在学生电源上充电,接 8 V 电压时电容器正常工作,接 16
V 电压时,几分钟后闻到烧臭味,后听到爆炸声。 电容器的耐压值是指能够加在它两端的最大电压,
三判:在此基础上进行正确的分析和判断。
综合应用
【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=40 Ω,
高中物理交变电流教案
高中物理交变电流教案一、课程内容1、交变电流的概念:可以把交变电流理解为一种回路内电流因时间改变而周期性变化的电流。
回路内的电势发生了变化,而这种变化与把电源连接到回路中不同的电极有关。
2、共轭电容和电感的概念:共轭电容指的是两个电容的放大器的输出担负着同样的负荷,这样它们的电容会形成同能量偏移状态,因此它们也叫做共轭电容。
而电感则是一种电磁器件,当其通过电流时,它能够产生一个电磁场,这种电磁场使线圈具有电感特性,它能够抵销通过线圈中的电流变化而产生的电势变化,并使线圈能够储存电能。
3、交变电路的特性:交变电路的特性由其结构决定。
回路中会有一定容量的电容和电感,电容会抵消交变电流的增益,而电感则会抵消电压的增益。
回路中的电容电感会产生相位差,而这种相位差决定了交变电路的特性,如电阻、电容、电感的特性。
二、教学目标(3)分析交变电路中电容、电感和电阻的特性以及交变电流的变化趋势;(4)会计算交变电路中的电阻、电容和电感的参数。
2、能力目标:(1)培养学生科学实验的积极性和实践能力;(2)掌握实验室安装,操作和调试等基本技能;(3)能够独立组织实验,并充分利用计算机和用具,且依照实验要求完成课程设计。
三、教学准备(1)教学准备:(1)完成课程设计,准备实验设备;(2)编写教案,准备实验数据表;(3)做好课堂上的练习和有关测量仪器的调试工作。
(2)实验设备:(1)实验电源:一台实验电源;(2)放大器:一台放大器;(3)电容:一个标准电容;(5)调节器:一台标准调节器;(6)仪表:多用万用表等;(7)计算机:一个实验计算机。
四、教学过程1、课前准备:(1)学生自学课前所有资料;(3)教师根据课本内容做好笔记,准备好课堂练习和实验材料。
2、课堂练习:(1)了解交变电流在电路中的应用;(4)举例详解交变电路中的时域和频域特性;(5)利用仪表观察交变电路的动态变化关系;3、课堂实验:(1)安装电路:(a)安装放大电路构成元件,连接实验电源和放大电路;(b)连接共轭电容和电感;(c)将放大电路接到调节电路;(2)调试电路:调节电路内组件参数,实现相应的功能;(3)观察记录:使用多用户表测量不同参数,观察记录每次测量结果;(4)结果分析:总结本次实验结果,对比实验设计要求有关的计算结果。
高二上册物理教案设计:《交变电流》
高二上册物理教案设计:《交变电流》知识掌握的巅峰,应该在一轮复习之后,也就是在你把所有知识重新捡起来之后。
这样看来,应对高二这一变化的较优选择,是在高二还在学习新知识时,有意识地把高一内容从头捡起,自己规划进度,提前复习。
下面是本文库带来的高二上册物理教案设计:《交变电流》。
【教案一】一、知识目标1、知道三相交变电流是如何产生的.了解三相交变电流是三个相同的交流电组成的.2、了解三相交变电流的图象,知道在图象中三个交变电流在时间上依次落后1/3周期.3、知道产生三相交变电流的三个线圈中的电动势的值和周期都相同,但它们不是同时达到值(或为零).4、了解三相四线制中相线(火线)、中性线、零线、相电压、线电压等概念.5、知道什么是星形连接、三角形连接、零线、火线、线电压及相电压.二、能力目标1、培养学生将知识进行类比、迁移的能力.2、使学生理解如何用数学工具将物理规律建立成新模型3、训练学生的空间想象能力的演绎思维能力.4、努力培养学生的实际动手操作能力.三、情感目标1、通过了解我国的电力事业的发展培养学生的爱国热情2、让学生在学习的过程中体会到三相交流电的对称美教学建议教材分析三相电流在生产和生活中有广泛的应用,学生应对它有一定的了解.但这里只对学生可能接触较多的知识做些介绍,而不涉及太多实际应用中的具体问题.三相交变电流在生产生活实际中应用广泛,所以其基本常识应让每个学生了解.教法建议11、在介绍三相交变电流的产生时,除课本中提供的插图外,教师可以再找一些图片或模型,使学生明白,三个相同的线圈同时在同一磁场中转动,产生三相交变电流,它们依次落后1/3周期.三相交变电流就是三个相同的交变电流,它们具有相同的值、周期、频率.每一个交变电流是一个单相电.2、要让学生知道,三个线圈相互独立,每一个都可以相当于一个独立的电源单独供电.由于三个线圈平面依次相差120o角.它们达到值(或零)的时间就依次相差1/3周期.用挂图配合三相电机的模型演示,效果很好.让三个线圈通过星形连接或三角形连接后对外供电,一方面比用三个交变电流单独供电大大节省了线路的材料,另一方面,可同时提供两种不同电压值的交变电流.教师应组织学生观察生活实际中的交变电流的连接方式,理解课本中所介绍的三相电的连接.【教案二】【教学目标与要求】一、知识目标1、了解力矩和力偶的概念;理解力的平移原理;2、掌握力偶性质。
高中物理《交变电流》教案4 新人教版选修3-2
教学课题:交变电流一.教学目标【知识和技能】1、知道正弦交流电是矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生的.知道中性面的概念.2、掌握交变电流的变化规律及表示方法,理解描述正弦交流电的物理量的物理含义.3、理解正弦交流电的图像,能从图像中读出所需要的物理量.4、理解交变电流的瞬时值和最大值,能正确表达出正弦交流电的最大值、有效值、瞬时值.5、理解交流电的有效值的概念,能用有效值做有关交流电功率的计算.【过程和方法】1、掌握描述物理规律的基本方法——文字法、公式法、图像法.2、培养学生观察能力、空间想象能力、立体图转化为平面图进行处理问题的能力.3、培养学生运用数学知识解决处理物理问题的能力.【情感、态度、价值观】培养学生爱国主义精神及为富民强国认真学习的精神.二.教学重点、难点重点:交变电流产生的物理过程的分析及中性面的特点.难点:交变电流产生的物理过程的分析.三.教学仪器交流发电机模型、演示电流表四.教学方法讲授、演示、探究五.教学过程引入[复习提问]1.感应电动势的大小: 基本式:tn ∆∆Φ=ε 导出式:⊥=BlV ε2.感应电动势的方向:基本规律:楞次定律导出规律:右手定则(口诀:“力左电右”)[教师演示]交变电流产生的实验:模型发电机产生的电流,大小和方向在不断的变化,这种电流叫做交变电流.新课1、交变电流的产生演示1:出示手摇发电机模型,并连接演示电流表.当线圈在磁场中转动时,电流表的指针随着线圈的转动而摆动,线圈每转动一周指针左右摆动一次.表明电流强度的大小和方向都做周期性的变化,这种电流叫交流电.2、交变电流的变化规律投影显示:矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的四个过程.分析:线圈bc 、da 始终在平行磁感线方向转动,因而不产生感应电动势,只起导线作用.(1)线圈平面垂直于磁感线(甲图),ab 、cd 边此时速度方向与磁感线平行,线圈中没有感应电动势,没有感应电流.教师强调指出:这时线圈平面所处的位置叫中性面.中性面的特点:线圈平面与磁感线垂直,磁通量最大,感应电动势最小为零,感应电流为零.(2)当线圈平面逆时针转过90° 时(乙图),即线圈平面与磁感线平行时,ab 、cd 边的线速度方向都跟磁感线垂直,即两边都垂直切割磁感线,这时感应电动势最大,线圈中的感应电流也最大.(3)再转过90° 时(丙图),线圈又处于中性面位置,线圈中没有感应电动势.(4)当线圈再转过 90°时,处于图(丁)位置,ab 、cd 边的瞬时速度方向,跟线圈经过图(乙)位置时的速度方向相反,产生的感应电动势方向也跟在(图乙)位置相反.(5)再转过90° 线圈处于起始位置(戊图),与(甲)图位置相同,线圈中没有感应电动势.在场强为 的匀强磁场中,矩形线圈边长为l 1、l 2,逆时针绕中轴匀速转动,角速度为ω ,从中性面开始计时,经过时间t .线圈中的感应电动势的大小如何变化呢?线圈转动的线速度为 ω,转过的角度为ωt ,此时ab 边线速度 以磁感线的夹角也等于ωt ,这时ab 边中的感应电动势为:E=(Bl 1l 2ω/2)sin ωt同理,cd 边切割磁感线的感应电动势为:E=(Bl 1l 2ω/2)sin ωt就整个线圈来看,因ab 、cd 边产生的感应电势方向相同,是串联,所以当线圈平面跟磁感线平行时,即 ,这时感应电动势最大值 ;E m =BS ω.感应电动势的瞬时表达式为: e= BS ωsin ωt可见在匀强磁场中,匀速转动的线圈中产生的感应电动势是按正弦规律变化的.即感应电动势的大小和方向是以一定的时间间隔做周期性变化.当线圈跟外电路组成闭合回路时,设整个回路的电阻为 ,则电路的感应电流的瞬时值为表达式 .感应电流瞬时值表达式为 ,这种按正弦规律变化的交变电流叫正弦式电流.3、交流电的图像:交流电的变化规律还可以用图像来表示,在直角坐标系中,横轴表示线圈平面跟中性面的夹角(或者表示线圈转动经过的时间 ),纵坐标表示感应电动势 (感应电流 ). 规律:t Sin m ωεε=t Sin I i m ω=其中:ωεnBS m =,R r I mm +=ε.4、交流发电机(1)发电机的基本组成①用来产生感应电动势的线圈(叫电枢).②用来产生磁场的磁极.(2)发电机的基本种类①旋转电枢式发电机(电枢动磁极不动).②旋转磁极式发电机(磁极动电枢不动).无论哪种发电机,转动的部分叫转子,不动的部分叫定子.例题与练习【例1】如图所示各图线中表示交变电流的是【】【误解】选(A),(B),(C),(D).【正确解答】选(B),(C),(D).【错因分析与解题指导】大小、方向随时间作周期性变化的电流为交变电流.【误解】选有(A),然而(A)中电流大小虽周期性变化,但方向不变,是直流电流而不是交变电流.【例2】一线圈中产生的正弦交变电流按i=10sin314tA变化,求出当线圈从中性面起转过30°、60°、90°、120°所需时间及对应的电流值.【分析】通过跟正弦交变电流的标准式比较,直接代入计算.【解答】线圈从中性面开始转动产生的正弦交变电流的标准式是i=Imsinωt.式中ωt表示线圈平面对中性面的夹角(单位是rad).当线圈平面转过的角度θ1=30°时,由得经历的时间和对应的电流值分别为同理,当θ2=60°时,得当θ3=90°时,得当θ4=120°时,得【说明】用公式i=Imsinωt算出的是线圈在转动过程中某位置或某个时刻的电流值,所以它是一个瞬时值表达式.【例3】在匀强磁场中的矩形线圈从中性面开始匀速转动,穿过线圈平面的磁通量与时间t 的图象是【】【分析】设匀强磁场的磁感强度为B,矩形线圈abcd的面积为S,如图2所示从中性面位置开始逆时针方向匀速转动.设经时间t转过的角度θ=ωt,转到位置a1d1,画出它的正视图如图3所示.积)可知,在时刻t通过线圈平面的磁通量为【答】 C.【说明】磁通量是标量.磁通量的正、负表示它穿过平面的方向.根据图3得出的上述表达式,是规定从左向右穿过平面左侧面(用实线表示)的方向为正.当转过θ=90°后,磁感线将从平面的右侧面(用虚线表示)穿过,磁通量为负.线圈转动时,穿过线圈的磁通量,线圈中产生的感应电动势随时间变化的对照关系,如图4所示.练习1.一矩形线圈在匀强磁场中转动,当线圈平面跟中性面重合的瞬间,下列说法正确的是( )A .电流方向改变B .磁通量为零C .圈中磁通量的变化率最大D .线圈没有边切割磁感线2.如图所示,线圈abcd 绕ab 和cd 的中点的连线OO ′转动,OO ′与匀强磁场垂直,线圈的单位长度的电阻值为定值,为了使线圈中电流值增为原来的2倍,可采用的办法有( )A .使线圈绕cd 边转动B .使线圈的面积增为原来的2倍C .使磁感强度和转速增加为原来的2倍D .使磁感强度减为原来的1/2,转速增为原来的4倍小结1、交流电的产生强度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.2、交流电的变化规律感应电动势的瞬时表达式为: .感应电流瞬时值表达式: .3、交流电的图像4、交流发电机(1)发电机的基本组成:①电枢.②磁极.(2)发电机的基本种类:①旋转电枢式发电机.②旋转磁极式发电机.作业六.教学反思: d c b a OO ′。
交变电流全章教案
第十七章交变电流一、交变电流的产生和变化规律一、教学目标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以及中性面的准确含义4.培养学生运用数学知识解决、处理物理问题的能力二、教学重点交变电流产生的物理过程分析和中性面的特点三、教学难点交变电流产生的物理过程分析四、教学方法讲练结合、演示实验五、课时安排1课时六、教具手摇发电机模型、演示用电流计、导线、示波器等七、教学过程(一)引入新课教师:请同学们用电磁感应的知识,设计一个发电机的实验模型。
引导学生发挥创造性思维,展开讨论,提出设计方案。
教师通过参与学生的讨论,提出两个典型的例子,并与学生一起讨论哪个更有实用价值。
培养学生的创造性思维。
结论:让矩形线圈在匀强磁场中匀速转动。
[演示实验]1.简单介绍交流发电机的构造2.第一次发电机接入小灯泡,当转动线圈时,小灯泡亮了,但一闪一闪。
第二次接入演示用电流计,慢慢转动线圈,可以看到线圈每转一周,电表指针左右摆动一次。
问:刚才的实验表明线圈里产生的感应电流有何特征?答:感应电流的强度和方向都随时间作周期性变化。
指出:我们把这种强度和方向都随时间作周期性变化的电流叫做交变电流。
简称,交流。
[板书]在现代工农业生产和日常生活中所用的电源,大都是交流电。
同直流电相比,交流电有许多优点。
交流电和直流电存在共同点,但是尤其应注意的是交流电不同于直流电的特殊性,正是这些特殊性,构成了交流电优点的基础。
(二)进行新课1.交变电流的产生设问:矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,为什么会产生交变电流呢?讨论课文图17-2,发电机的工作原理。
问:线框逆时针匀速转动过程中,哪些边在切割磁感线?(ab和cd)ab边和cd边在匀强磁场中做匀速圆周运动,切割磁感线,在线框中产生感应电动势,在电路中就产生感应电流。
[演示实验]缓慢转动线框,当线框平面与磁感线平行时,就会发现此时感应电动势最大。
3.1交变电流+教学设计+-2023-2024学年高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第二册
《交变电流》教学设计【教材分析】本节内容是选自人民教育出版社2019 年出版的普通高中物理教科书选择性必修第二册第三章第1 节的内容,本节内容是前一章电磁感应的运用,也是本章后续学习的基础,具有承上启下的作用,同时本节内容与生产生活紧密相连,既有理论建构的难度,也有实际应用的价值,因此可以有效的培养学生理论模型建构的能力与运用理论知识解决实际问题的能力。
【教学目标】物理观念∶知道什么是直流电与交流电,知道交流电产生的过程科学思维∶通过对交变电流产生过程的分析与创新实验,培养学生理论联系实际的能力和创新思维。
科学探究:通过对交变电流产生过程分析,尝试使用生活中常见物品结合科学方法进行实验来研究物理问题,认识实验在物理中的重要作用。
科学态度与责任∶有将物理知识应用于生活和生产实践的意识,勇于探索日常生活有关的物理问题。
【重难点】教学重点:知道什么是交变电流教学难点:掌握交变电流产生的原因【教学方法】教法:演示实验法、引导法、学法:观察法、合作探究法、小组实验法。
【教学过程】新课教学情境引入师:同学们,我们上课了活动:在正式开始上课后,设计一个停电的教学事故,教室突然处于黑暗之中,学生躁动紧张,大约5-6 秒后,打开教室照明设备。
师:刚刚我们经历了一小段停电的时光,伸手不见五指,你有什么感受?停电给我们的课堂就带来了很多的不便,可见电对我们的生产生活的重要作用,小到教室里的电脑灯火,大到高楼工厂,电无处不在,而我们现在习以为常的电,在100 多年前,可是非常稀缺的资源,吃水不忘挖井人,让我们一起来了解一下电力的发展简史。
师:介绍电力发展简史设计意图:让学生切身感受电对课堂的重要性,没有电教学都无法正常进行,联系现实生活,知道现代生活中电无处不在,深刻体会电对现代生活的重要作用,并介绍电力发展简史,感受科学进步对我们生产生活与发展的积极作用。
师:正是这些科学先辈的不懈努力才为我们今天的美好生活奠定了基础,他们如同灯塔照亮人类进步的道路,为了进一步了解现代电力系统,课前同学们参观了铜陵发电厂,现在请几位学生代表来和我们分享一下他们的所见所闻。
交变电流教案
选修3-2 § 5.1《交变电流》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。
(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。
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。
情感、态度与价值观: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过程:新课导入:今天我们开始学习交变电流,交变电流是电磁感应现象的进一步延伸。
新课教学:(一)探究手摇交流发电机输出电流的特点:实验一:用手摇交流发电机对小灯泡供电现象:小灯泡一闪一闪地发光结论:电流的大小是周期变化的实验二:用手摇交流发电机对并联的反向的发光二极管供电现象:两个发光二极管轮流发光结论:电流的方向是周期变化的疵g 平歹小结:手摇交流发电机的输出电流的大小和方向都随时间做周期性的变化。
大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫交变电流,简称交流AC)方向不随时间变化的电流称为直流( DC )大小、方向均不随时间变化的电流叫恒定电流。
(二)探究交变电流的产生原理: 交流发电机的构造: 哪些边切割磁感线? ( ab 和cd ) 问题讨论:(1)在转动过程中,哪个位置线圈中没有电流,哪个位置线圈中没有电流,哪个位置线圈 中电流最大?物理学中把线圈平面垂直与磁感线的位置成为中性面。
2、你能判断出线圈从中性面开始逆时针转动一周中,线框中电流方向的规律吗?cda s1―®—电流方向:d-a-b-c-d线圈平面与磁感线垂直线圈平面与 磁感线平行 时电流最大□ Eip! A(B)乙D(C)。
高三物理教案:《交变电流》优秀教学设计
高三物理教案:《交变电流》优秀教学设计一、教学目的:复习本章的基础知识,让学生对本章知识有系统的了解。
二、教学重点:基础知识三、教学难点:应用所学知识解决实际问题四、教学方法:讨论+引导五、教学用具:投影仪、投影片六、教学过程:(一)复习基础知识:这一章学习了交变电流的知识。
电网中供应的就是交变电流,所以这章的知识具有广泛的应用。
讨论、思考并回答(投影):1.什么是正弦式交变电流?2.什么是交变电流的最大值?什么是交变电流的有效值?正弦式电流的最大值和有效值有什么关系?写出交变电流的一般表达式。
3.交变电流的周期和频率有什么关系?4.电感对交流有什么作用?为什么会有这种作用?5.交变电流为什么能通过电容器?6.变压器的原线圈和副线圈之间并没有导线相连,电能为什么能从原线圈到达副线圈?什么是理想变压器?理想变压器原副线圈两端电压、线圈中电流与匝数之间有何关系?(三)重点和难点分析1.交变电流的产生及其变化规律实验如图1所示,发电机原理演示器.激磁线圈接6V直流电,两个电刷分别与两个完整的集流环接触,通过导线连接到演示电表的G挡.手握摇柄转动转子线圈,使线圈由中性面开始稍慢些连续转动,就可以观察到电表指针在零点左右摆动,同时还可观察线圈在转动一周过程中感应电流方向改变规律.3.中性面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.应注意:①中性面在垂直于磁场位置.②线圈通过中性面时,穿过线圈的磁通量最大.③线圈平面通过中性面时感应电动势为零.④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两次.4.正弦交流电的图象矩形线圈在匀强磁场中,绕垂直于磁感线的轴做匀角速转动,线圈里产生正弦交流电.当线圈从中性面开始转动,在一个周期中:在t (0,T/4)时间内,线圈中感应电动势从0达到最大值Em.在t (T/4,T/2)时间内,线圈中感应电动势从最大值Em减小到0.在t (T/2,3T/4)时间内,线圈中感应电动势从0增加到负的最大值-Em.在t (3T/4,T)时间内,线圈中感应电动势的值从负的最大值-Em减小到0.电路中的感应电流、路端电压与感应电动势的变化规律相同,如图5所示.(四)巩固练习(投影):1、思考钳形电流表的工作原理?(课本P234 B组第(1)题)2、课本P234第(6)题3、课本P234 A组第(4)题说明:一、关于交变电流的几个基本问题1.产生交变电流的基本原理交变电流的产生,一般都是借助于电磁感应现象得以实现的.所以说产生交变电流的基本原理就是电磁感应现象所遵循的法拉第电磁感应定律.2.产生交变电流的基本方式产生交变电流的基本方式是线圈在匀强磁场中做切割磁感线的匀速转动3.交变电流的基本规律当线圈匝数为N,面积为S,以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴做匀速度转动时,产生的交变感应电动势为:e=Emsin(ωt+)当线圈转到线圈平面与磁场方向平行时,交变感应电动势取得最大值:而称为初相,实质上是初始时刻线圈平面与中性面之间的夹角.当线圈闭合时,电路中的交变感应电流的规律相应地表示为:4.交变电流的有效值(1)有效值是根据电流的热效应来规定的.在周期的整数倍时间内(一般交变电流周期较短,如市电周期仅为0.02 s,因而对于我们所考察的较长时间来说,基本上均可以视为周期的整数倍),如果在相等交变电流与某恒定电流分别流过相同的电阻时所发热量相同,则将该恒定电流的数值叫做该交变电流的有效值.(2)一般交变电流表直接测出来的是交变电流的有效值;一般用电器铭牌上直接标出来的是交变电流的有效值;一般不做任何说明而指出的交变电流的数值都是指电流的有效值.(3)交变电流的有效值ε、U、I与其相应的最大值εm、Um、Im 间的关系为:上面关系式只适用于线圈在匀强磁场中做匀速转动时产生的正弦交变电流,对于用其它方式产生的其他交变电流,其有效值与最大值间的关系一般与此不同,应根据有效值的定义具体分析.二、关于理想变压器的几个基本问题1.理想变压器的构造、作用、原理及特征构造:两组线圈(原、副线圈)绕在同一个闭合铁芯上构成变压器.作用:在输送电能的过程中改变电压.原理:其工作原理是利用了电磁感应现象.特征:正因为是利用电磁感应现象来工作的,所以变压器只能在输送交变电流的电能过程中改变交变电压.2.理想变压器的理想化条件及其规律.由此可见:(1)理想变压器的理想化条件一般指的是:忽略原、副线圈内阻上的分压,忽略原、副线圈磁通量的差别,忽略变压器自身的能量损耗(实际上还忽略了变压器原、副线圈电路的功率因数的差别.)(2)理想变压器的规律实质上就是法拉第电磁感应定律和能的转化与守恒定律在上述理想条件下的新的表现形式.(三)针对训练题:1、矩形线圈在匀强磁场中绕着垂直磁感线方向的轴匀速转动,当线圈通过中性面时,下列说法中正确的是()A、穿过线圈的磁通量最大,线圈中的感应电动势最大.B、穿过线圈的磁通量等于零,线圈中的感应电动势最大.C、穿过线圈的磁通量最大,线圈中的感应电动势等于零.D、穿过线圈的磁通量等于零,线圈中的感应电动势等于零.2、某电子元件两极间允许加的最大直流电压是100V,能否给它接上100V的交流电压?为什么?答:不能。
交变电流(教案)
交变电流【知识点一】交变电流的描述一、观察交变电流的图象1.恒定电流:强弱和方向都不随时间改变的电流,简称直流.2.交变电流:强弱和方向都随时间作周期性变化的电流,简称交流.3.波形图(1)定义:电流或电压随时间变化的图象.(2)观察方法:用示波器进行观察.4.日常生活和生产中所使用的交变电流是按正弦规律变化的交变电流.二、交变电流的产生如图所示,当线圈沿逆时针方向匀速转动时,回答下列问题:(1)线圈由甲位置转到乙位置的过程中,AB边中电流方向为从B到A,由丙位置转到丁位置的过程中,AB边中电流方向为从A到B.(2)线圈转到甲和丙位置时线圈中没有电流;转到乙和丁位置时电流最大.1.交流发电机的基本结构:线圈、磁极、滑环及电刷.2.原理:闭合导体与磁极之间做相对运动,穿过闭合导体的磁通量发生变化.三、用函数表达式描述交变电流1.函数形式:N匝面积为S的线圈以角速度ω转动,从中性面开始计时,如图所示,则e=NBSωsin ωt.用E m表示峰值NBSω,则e=E m sin ωt.电流i=I m sin ωt.若线圈从磁感线与线圈平面平行的位置开始计时,上面表达式变为:e=NBSωcos ωt,i=I m cos ωt.2.正弦式交流电:按正弦规律变化的交变电流,简称正弦式电流.四、用图象描述交变电流1.正弦交流电的图象(1)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)物理意义:描述交变电流(电动势e,电压U,电流i)随时间t(或角度ωt)变化的规律.2.其他交变电流的波形【例1】(多选)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,在线圈平面经过中性面瞬间,下列说法正确的是()A.线圈平面与磁感线平行B.通过线圈的磁通量最大C.线圈中的感应电动势为零D[答案]BCD【例2】.如图所示为演示交流电产生的装置图,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 边的感应电流方向由a →bD .线圈平面与磁场方向平行时,磁通量变化率为零解析:选C.线圈在磁场中匀速转动时,在电路中产生周期性变化的交变电流,线圈经过中性面时电流改变方向,线圈每转动一周,有两次通过中性面,电流方向改变两次,指针左右摆动一次,故A 项错;线圈平面垂直于磁感线的位置称为中性面,显然图示位置不是中性面,所以B 项也错;线圈处于图示位置时,ab 边向右运动,由右手定则,ab 边的感应电流方向由a →b ;线圈平面与磁场方向平行时,ab 、cd 边垂直切割磁感线,线圈产生的电动势最大,磁通量为零,但磁通量的变化率最大.【例3】如图所示为演示用的手摇发电机模型,匀强磁场磁感应强度B =0.5 T ,线圈匝数N =50,每匝线圈面积为0.48 m 2,转速为150 r/min ,线圈在匀速转动过程中,从图示位置开始计时.写出交变感应电动势瞬时值的表达式.[解析] 当线圈平面经过中性面时开始计时,则线圈在时间t 内转过的角度为ωt ,于是瞬时感应电动势e =E m sin ωt ,其中E m =NBSω.由题意知N =50,B =0.5 Tω=2π×15060rad/s =5π rad/s ,S =0.48 m 2E m =NBSω=50×0.5×0.48×5π V ≈188 V 所以e =188sin 5πt V. [答案] e =188sin 5πt V【例4】如图所示,面积均为S 的线圈均绕其对称轴或中心轴在磁感应强度为B 的匀强磁场中以角速度ω匀速转动,能产生正弦交变电动势e =BSωsin ωt 的图是( )解析:选A.线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动,且从中性面开始计时,产生的电动势e =BSωsin ωt ,由此判断,只有A 选项符合.【例5】(多选)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生电动势的e -t 图象如图所示,则在下列时刻,表述正确的是( )A .t 1、t 3时刻线圈通过中性面B .t 2、t 4时刻线圈中磁通量最大C .t 1、t 3时刻线圈中磁通量变化率最大D .t 2、t 4时刻线圈平面与中性面垂直[解析] 对于线圈在匀强磁场中转动的问题,要能够把图线和实物联系在一起,弄清转动过程中的两个特殊位置及其特征:通过中性面时磁通量最大,但磁通量变化率为零,产生的感应电动势也为零;通过中性面垂直的位置时磁通量为零,但磁通量变化率最大,产生的感应电动势也最大.综上所述,结合图象可以判断A 、D 正确.[答案] AD【知识点二】表征交变电流的物理量 一、交变电流的周期和频率1.周期:交变电流完成一次周期性变化所需的时间,用T 表示,单位是秒.2.频率:交变电流在1 s 内完成周期性变化的次数,用f 表示,单位是赫兹,符号Hz . 3.二者关系:T =1f 或f =1T.我国民用交变电流:T =0.02 s ,f =50 Hz ,ω=100π rad/s ,电流方向每秒改变100次.二、交变电流的峰值和有效值 1.峰值(1)定义:交变电流的电压、电流所能达到的最大数值. (2)意义:用来表示电流的强弱或电压的高低.(3)应用:电容器所能承受的电压要高于交流电压的峰值. 2.有效值(1)定义:让交变电流和恒定电流分别通过相同阻值的电阻,如果在相同时间内它们产生的热量相等,这一恒定电流的数值就是相应交变电流的有效值.(2)应用⎩⎪⎨⎪⎧交流用电设备上所标的额定电压和额定 电流交流电压表测量的数值无特别说明时提到的交变电流的数值3.关系:对于正弦交变电流,有效值I 、U 、E 与峰值I m 、U m 、E m 之间的关系是I=0.707I m ,U0.707U m ,E0.707Em .4.几种常见电流的有效值电流图象物理含义重要关系【例1】交流电压表达式为u=20sin 100πt V,求这个交流电压的最大值U m、周期T、频率f,并画出交变电流的u-t图象.[解析] 已知交流电压表达式u =U m sin ωt ,正弦符号前的系数即为最大值,即U m =20 V ,又知ω=2πT=2πf ,故T =2πω=2π100πs=0.02 s ,f =1T=50 Hz.画出正弦交流电压随时间变化的图象如图所示.【例2】关于交变电流的周期和频率,下列说法中正确的是( ) A .正弦式交变电流最大值连续出现两次的时间间隔等于周期 B .1 s 内交变电流出现最大值的次数等于频率C .交变电流方向变化的频率为交变电流频率的2倍D .50 Hz 的交变电流,其周期等于0.05 s解析:选C.根据周期的定义知选项A 、B 错误.因为在一个周期的时间内,交变电流会出现正向和负向最大值各一次,但相邻两个峰值的时间间隔为半个周期.交变电流在一个周期内方向改变两次,即方向变化的频率为交变电流频率的2倍,所以选项C 正确.由T =1f =150s =0.02 s 知选项D 错误. 【例3】 一个小型电热器若接在输出电压为10 V 的直流电源上,消耗电功率为P ;若把它接在某个正弦交流电源上,其消耗的电功率为P2.如果电热器电阻不变,则此交流电源输出电压的最大值为( )A .5 VB .5 2 VC .10 VD .10 2 V[解析] 电热器接到直流电源上,由功率表达式P =U 2R 可知,P =U 21R =100R .当其接到交流电源上时,有P 2=U 22R ,则U 2=22U 1,U 2为正弦交流电的有效值,则此交流电的最大值U m=2U 2=10 V ,C 正确.[答案] C【例4】 如图所示是一交变电流的i -t 图象,则该交变电流的有效值为( )A .4 AB . 2 2 AC .83AD .2303A[解析] 由i -t 图象知,该交变电流一个周期的时间为3×10-2 s ,前13周期为正弦交变电流,后23周期为恒定电流,则该电流通过一个电阻R 在1个周期内产生的热量为⎝⎛⎭⎫I m 22R ·13T+I 2m R ·23T =I 2RT ,可确定有效值I =2303A ,故D 正确. [答案] D【例5】一个匝数为100匝,电阻为0.5 Ω的闭合线圈处于某一磁场中,磁场方向垂直于线圈平面,从某时刻起穿过线圈的磁通量按图示规律变化,则线圈中产生交变电流的有效值为( )A .5 2 AB .2 5 AC .6 AD .5 A解析:选B.0~1 s 内的磁通量变化率为:K 1=0.011Wb/s =0.01 Wb/s ,则感应电动势E 1=n ΔΦΔt =1 V ,1~1.2 s 内的磁通量变化率为:K 2=0.010.2 Wb/s =0.05 Wb/s ,则感应电动势E 2=n ΔΦΔt =5 V ,对一个定值电阻,在一个周期内产生的热量:Q =Q 1+Q 2=120.5×1 J +520.5×0.2 J =12 J ,根据交流电有效值的定义:Q =I 2RT ,得:I =2 5 A ,故A 、C 、D 错误,B 正确.【例6】(多选)如图所示,有一矩形线圈,面积为S ,匝数为N ,整个线圈的电阻为r ,在磁感应强度为B 的磁场中,线圈绕OO ′轴以角速度ω匀速转动,外电阻为R ,当线圈由图示位置转过90°的过程中,下列说法中正确的是( )A .磁通量的变化量为ΔΦ=NBSB .平均感应电动势为E -=2NBSωπC .电阻R 所产生的焦耳热为Q =(NBSω)22RD .通过电阻R 的电荷量为q =NBSR +r[解析] 线圈在图示位置时磁通量Φ=0,转过90°后磁通量Φ′=BS ,该过程中磁通量的变化量为ΔΦ=Φ′-Φ=BS ,与线圈匝数无关,A 错;该过程中所用时间Δt =θω=π2ω,所以平均感应电动势E -=N ΔΦΔt=2NBSωπ,B 对;电路中的感应电流有效值I =E R +r =NBSω2(R +r ),所以电阻R 所产生的焦耳热Q =I 2R Δt=πRωN 2B 2S 24(R +r )2,C 错;电路中的感应电流的平均值I -=E -R +r =2NBSωπ(R +r ),所以通过电阻R 的电荷量q =I -·Δt =NBS R +r,D 对.[答案] BD【例7】交流发电机线圈电阻r =1 Ω,用电器电阻R =9 Ω,电压表示数为9 V ,如图所示,那么该交流发电机( )A .电动势的峰值为10 VB .电动势的有效值为9 VC .交流发电机线圈通过中性面时电动势的瞬时值为10 2 VD .交流发电机线圈自中性面转过90°的过程中的平均感应电动势为202πV解析:选D.电压表示数等于路端电压,电路中的电流为I =U R =99 A =1 A ,所以电动势的有效值为:E =I (R +r )=1×(1+9) V =10 V ,所以电动势的最大值为E m =2E =10 2 V ,故选项A 、B 错;线圈通过中性面时Φ最大,但ΔΦΔt =0,故e =0,选项C 错;线圈从中性面转过90°的过程中,ΔΦ=BS ,Δt =T 4=π2ω,所以E -=n ΔΦΔt =2nBSωπ,由于E m =nBSω,所以E -=2E m π=202πV ,选项D 对.【例8】如图所示,在匀强磁场中有一个内阻r =3 Ω、面积S =0.02 m 2的半圆形导线框可绕OO ′轴旋转.已知匀强磁场的磁感应强度B =52π T .若线框以ω=100π rad/s 的角速度匀速转动,且通过电刷给“6 V ,12 W ”的小灯泡供电,则:(1)若从图示位置开始计时,求线框中感应电动势的瞬时值表达式.(2)从图示位置开始,线框转过90°的过程中,流过导线横截面的电荷量是多少?该电荷量与线框转动的快慢是否有关?(3)由题所给已知条件,外电路所接小灯泡能否正常发光?若不能,则小灯泡实际功率为多大?[审题指导] 明确瞬时值、峰值、平均值、有效值的适用情况和计算式是解决这类问题的前提,通过分析题意合理选择,在遇到电路问题时,欧姆定律是成立的.[解析] (1)线圈转动时产生感应电动势的最大值E m =BSω=10 2 V则感应电动势的瞬时值表达式e =E m cos ωt =102cos 100πt (V).(2)线圈转过90°过程中,产生的平均电动势 E -=ΔΦΔt =2BSωπ灯泡电阻R =U 20P 0=3 Ω故流过的电荷量q =E -R +r ·14T =BS R +r =260π C与线框转动的快慢无关. (3)线圈产生的电动势的有效值E =E m2=10 V 灯泡两端电压U =ER +rR =5 V<6 V故灯泡不能正常发光,其实际功率P =U 2R =253 W.[答案] (1)e =102cos 100πt (V) (2)260π C 无关(3)不能253W 【例9】一气体放电管,当其两电极间的电压超过500 3 V 时,就放电而发光;在它发光的情况下逐渐降低电压.要降到500 2 V 时才熄灭.放电管两电极不分正负.现有一正弦交流电源,输出电压峰值为1 000 V ,频率为50 Hz.若用它给上述放电管供电,则在一小时内放电管实际发光的时间为( )A .10分钟B .25分钟C .30分钟D .35分钟解析:选B.根据题意该交流电的表达式为:e =E sin 2πft =1 000sin 100πt (V);在前半个周期内,当t =T 6时,开始发光,t =38T 时,停止发光,发光时间为Δt =38T -T 6=524T ,整个周期发光时间为:2Δt =512T ,故一个小时内的发光时间为:t =3 600T ×512T =1 500 s =25分钟,故A 、C 、D 错误,B 正确.【知识点三】 电感器对交变电流的作用、电容器对交变电流的作用一、电感器对交变电流的作用将两个规格完全相同的小灯泡,可拆变压器,滑动变阻器,双刀双掷开关,学生电源按照如图所示的电路图连接起来.(1)从可拆变压器中取出线圈接入电路,由于线圈的电感很小,可看作纯电阻电路,把开关S 先接到直流电源,调节滑动变阻器使两灯泡亮度相同.然后再将开关S 接到交流电源上,比较两个灯泡的亮度.实验现象:L 1和L 2一样亮.(2)将线圈套入可拆变压器的U 臂端,把开关S 接到直流电源,调节滑动变阻器使两灯泡亮度相同,然后再将开关S 接到交流电源,比较两个灯泡的亮度.实验现象:L 1灯较L 2灯暗一些.(3)将可拆变压器的条形铁轭放上后,把开关S 接通直流电源,调节滑动变阻器使两灯泡亮度相同,然后再将开关S接到交流电源,比较两个灯泡的亮度.实验现象:L1灯较L2灯很暗.1.电感器对恒定电流是导通的,对交变电流有阻碍作用,电感线圈的自感系数越大,阻碍作用就越大.2.感抗(1)定义:电感器对交变电流的阻碍作用的大小叫做感抗.(2)影响因素:实验表明,感抗与线圈的自感系数L和交流电的频率f有关,L、f越大,感抗也就越大.3.低频扼流圈和高频扼流圈(1)低频扼流圈:匝数多,自感系数大,线圈电阻小,这种线圈对低频交变电流有很大的阻碍作用,对直流的阻碍作用较小.作用:“通直流,阻交流”.(2)高频扼流圈:匝数少,自感系数小,这种线圈对低频交变电流的阻碍作用较小,对高频交变电流的阻碍作用较大.作用:“通直流,通低频,阻高频”.二、电容器对交变电流的作用将两个规格完全相同的小灯泡,电容器,双刀双掷开关,学生电源按照如图所示的电路图连接起来.(1)把开关S接到直流电源上,观察两灯泡的发光情况.实验现象:L1灯不亮,L2灯亮.(2)将开关S接到交流电源上,观察两灯泡的发光情况.实验现象:两灯泡亮度相同.1.电容器的特性:“隔直流、通交流”,交流电的频率越高,电容器对交变电流的阻碍作用就越小.2.容抗(1)定义:电容器对交变电流的阻碍作用的大小叫做容抗.(2)影响因素:实验表明,容抗与电容器电容的大小和交流电的频率有关,电容器电容C 越大,交流电的频率f越高,容抗越小.3.隔直电容器和高频旁路电容器(1)图甲为隔直电容器,作用是“通交流、隔直流”.(2)图乙为高频旁路电容器,作用是“通高频,阻低频”.【例1】(多选)如图所示是由交流电源供电的线路,如果交变电流的频率增大,则() A.线圈L的自感系数增大B.线圈L的感抗增大C.电路中的电流增大D.灯泡变暗[解析]通过下列表格对各项逐一分析选项解析过程结论A自感系数由线圈本身决定,与交变电流的频率无关×B交变电流频率增大时,线圈的感抗增大√C感抗增大,阻碍作用增大,电流变小×D电流变小,灯泡变暗√[【例2】(多选)关于感抗,下列说法中正确的是()A.感抗是由于电流变化时在线圈中产生了自感电动势,阻碍电流的变化B.感抗的大小与自感系数有关,与电流的频率有关C.感抗虽然对交变电流有阻碍作用,但不消耗能量D.感抗是线圈的电阻产生的解析:选ABC.感抗是线圈自身电流发生变化,产生的一种电磁感应现象,只要是电磁感应就会阻碍电流的变化,A对;感抗与自感系数和通过自身电流变化的频率有关,B对;感抗只是把电能转化为磁场能,线圈只能储存能量但不消耗能量,所以C对;感抗和电阻是两个概念,千万别弄混,D错.【例3】如图所示,白炽灯和电容器串联后接在交流电源的两端,当交流电的频率增加时()A.电容器电容增加B.电容器电容减少C.电灯变暗D.电灯变亮[解析]解答本题时可按以下流程分析:[答案]D【例4】如图所示的电路,F为一交流发电机,C为平行板电容器,为使电流表A示数增大,可行的办法是()A.使发电机的转速增大B.使发电机的转速减小C.平行板电容器间换用介电常数较小的电介质D.使电容器两板间距离增大解析:选A.发电机转速增大,交变电流频率f增大,容抗变小,电流增大,故A正确,B错误.电容器所充电介质的介电常数变小,板间距离增大,电容均变小,容抗变大,电流变小,C、D错误.【例5】如图所示,在电路两端加上正弦交流电,保持电压有效值不变,使频率增大,发现各灯的亮暗情况是:灯1变亮,灯2变暗,灯3不变,则M、N、L中所接元件可能是()A.M为电阻,N为电容器,L为电感线圈B.M为电感线圈,N为电容器,L为电阻C.M为电容器,N为电感线圈,L为电阻D.M为电阻,N为电感线圈,L为电容器[解析]本题的具体解题流程如下:[答案]C【例6】“二分频”音箱内有两个不同口径的扬声器,它们的固有频率分别处于高音、低音频段,分别称为高音扬声器和低音扬声器,音箱要将扩音机送来的含有不同频率的混合音频电流按高、低频段分离出来,送往相应的扬声器,以便使电流所携带的音频信息按原比例还原成高、低频和机械振动,如图为音箱的电路图,高、低频混合电流容器()A.甲扬声器是高音扬声器B.C2的作用是阻碍高频电流通过甲扬声器C.L1的作用是阻碍低频电流通过甲扬声器D.L2的作用是减弱乙扬声器的低频电流[解析]结合X L=2πfL和X C=12πfC分析.感抗对电流的阻碍作用是“通直流,阻交流”“通低频,阻高频”,容抗对电流的阻碍作用是“通交流,隔直流”“通高频,阻低频”.线圈L1的作用是让低频信号通过,阻碍高频成分,通过线圈L1的信号中还有少量的高频成分,C1的作用就是滤过少量的高频成分,让低频信号通过扬声器甲,故扬声器甲是低音扬声器,选项A、B、C错误;L2的作用是让低频信号通过,阻碍高频成分通过,减弱通过扬声器乙的低频电流,扬声器乙是高音扬声器,选项D正确.[答案]D【例7】.关于电阻、电感、电容对电流阻碍作用的说法正确的是()A.电阻对直流电和交流电的阻碍作用相同B.电感对直流电和交流电均有阻碍作用C.电容器两极板间是绝缘的,故电容支路上没有电流通过D.交变电流的频率增加时,电阻、电感、电容的变化情况相同解析:选A.电阻对直流电和交流电的阻碍作用相同,A正确;电感对直流电没有阻碍作用,对交流电有阻碍作用,B错误;通交流电时,由于电容器不断地充放电,电路中存在充电电流和放电电流,C错误;电阻的阻值与交流电的频率无关,感抗随交流电频率的增大而增大,容抗随交流电频率的增大而减小,D错误.【例8】在频率为f的交变电流电路中,如图所示,当开关S依次分别接通R、C、L 支路,这时通过各支路的电流有效值相等.若将交变电流的频率提高到2f,维持其他条件不变,则下列几种情况不正确的是()A.通过R的电流有效值不变B.通过C的电流有效值变大C.通过L的电流有效值变小D.流过R、C、L的电流有效值都不变解析:选D.交变电流的频率变大时,电阻R对交流的阻碍作用不变,电容器C对交流的阻碍作用减小,电感线圈L对交流的阻碍作用变大,故A、B、C正确,D错误.【达标检测】一、选择题1.(多选)下列各图中能产生交变电流的是( )答案CD解析A图中的转轴与磁场方向平行,B图中的转轴与纸面方向垂直,但线圈中的磁通量始终为零,线圈中无感应电流产生,故A、B错误;根据交变电流产生的条件可知,线圈绕垂直于磁感线且通过线圈平面的轴线转动,就可以产生交变电流,对线圈的形状没有特别要求,故C、D正确。
高中物理选修1-1教案-3.3交变电流-人教版
二.交变电流的变化规律
定性了解交流的变化规律及其图像表示和主要特征的物理量
1.学生判断5幅i-t图像描述电流类型
2.以生活用电为例,通过示波器,显示交流电两端电压随时间的变化图像,得出正弦式交变电流的表达式。
交流的变化规律及其图像表示和主要特征的物理量。
教学流程:
Байду номын сангаас环节
设计目的
具体步骤
引入
从生活角度引入,激发学生学习兴趣。
视频“315晚会LED护眼灯”,跟着专业人士学习鉴别护眼灯是否护眼的方法。
一、交流发电机
了解交变电流是怎样产生的
1.学生回忆初中知识,分析发电机的内部构造。
2.小组合作,摇动手摇发电机,观察灯泡发光现象,并讨论分析产生这一现象的原因。(理论分析灯泡闪烁是因为电流的方向在发生变化)
《交变电流》教案
教学目标:
1.了解交变电流是怎样产生的。
2.定性了解交流的变化规律及其图像表示和主要特征的物理量
3.知道交流能通过电容器的原因,了解交流这一特性在电子技术中的应用。
4.初步了解发电机、交变电流的发明和利用对促进人类社会进步的作用,进一步体验科学、技术与社会生活之间的密切关系。
教学重难点:
3.根据表达式,学生小组讨论,从中能得出哪些表征交变电流的物理量。
4.以家用电器的铭牌为例,讨论铭牌上标注的额定电压和额定电流的物理意义,引出有效值的概念。
三.交流电能通过电容器
知道交流能通过电容器的原因,了解电容器这一特性在电子技术中的应用。
1.实验演示电容器“通交流、隔直流”的特性。
交变电流的教学方案及对策
交变电流的教学方案及对策教学方案:1.引入交变电流:引导学生观察电流表中的指针在正负方向上来回摆动,并解释交变电流的概念和特点。
提醒学生交流电流的频率通常是50Hz或60Hz。
2.交流电流的产生:讲解交变电流是通过发电机中的线圈旋转而产生的。
使用示波器展示交流电流的正弦波形,并解释波形与发电机旋转的关系。
3.交流电流的表示:解释交流电流常用的表示方法,包括有效值、峰值、峰峰值和频率等。
通过示例演示如何从波形中计算这些参数。
4.交流电路元件的作用:演示不同交流电路元件(如电阻、电容和电感)的作用,并解释它们对交流电流的影响。
提醒学生注意与直流电路不同的是,交流电路中元件的阻抗与频率相关。
5.交流电路的分析:演示如何使用欧姆定律、基尔霍夫定律和波形图分析交流电路。
通过具体的电路图例子来展示计算过程,并提醒学生注意交流电路中电压和电流的相位差问题。
6.交流电源:讲解不同类型的交流电源,如发电厂、电池和太阳能电池板,并解释它们的输出电流的特点和用途。
7.安全注意事项:提醒学生在操作交流电路时要注意安全。
包括合理使用电源开关、正确接线、避免触电等安全问题。
对策:1.激发学生的兴趣:通过引入实例和生活中的应用案例,激发学生学习交变电流的兴趣。
例如,介绍交流电流在家庭用电中的应用、对电器的影响等。
2.实践操作:安排学生进行实际的电路搭建和测量,让学生通过亲身实践来深入理解交变电流的性质和特点。
鼓励学生自主思考和发现问题,并引导他们进行讨论和总结。
3.示波器使用:使用示波器来展示交流电流的波形,帮助学生直观地了解交变电流的特点。
引导学生观察、分析波形图,并与理论知识进行对比,提高他们的观察和分析能力。
4.应用案例研究:提供一些实际应用案例,让学生分析和解决其中涉及的交变电流问题。
鼓励学生应用所学知识,从实际问题中学习交变电流的运用方法。
5.巩固练习:安排适当的练习题,帮助学生巩固理论知识和解题能力。
鼓励学生用不同的方法去解题,培养他们的思维能力和创新意识。
交变电流+教学设计 高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第二册
第1课时 3.1《交变电流》1.课时教材分析:课标要求:1、通过实验认识交变电流,知道生产生活中使用的大多是正弦式交变电流,会用图像和公式描述正弦式交变电流。
2、经历建立正弦式交变电流模型、用右手定则和法拉第电磁感应定律推理得出正弦式交变电流方向和大小的规律的过程,体会建立模型与推理分析的思维方法。
3、了解发电机是将机械能转化为电能的装置,各种发电机的区别在于机械能产生的形式不同。
对课程标准的解读为:本条目要求学生了解交变电流的产生原理和交变电流的基本特征,属于了解水平。
学生应该从交流电的产生实验中明确,交流电的产生原理是电磁感应,知道交流电是大小和方向随时间发生周期性变化的电流。
学生能够根据交流电的特征,会用函数表达式来描述交变电流。
本章内容包括交变电流的规律,变压器模型及远距离输电模型,与之前所学内容构成完整的“电磁感应及其应用”体系,有利于培养学生的科学思维。
作为本章的第一节,本节内容既是对之前学习内容的巩固提升,又是为后面交变电流的描述做前期铺垫,是学生把知识从理论层面到应用层面的过渡,有承上启下的作用。
本节课从学生采访的实例反映的社会问题入手,以此创立与本单元知识密切相关的挑战性大任务,并分解为与每一章节相对应的子任务。
在逐层探究过程中提升学生的学科素养。
2.课时学情分析:在之前的教材学习中,学生已经初步了解产生感应电流的条件、感生电动势和动生电动势公式、也会用法拉第电磁感应定律和右手定则来判定电流的方向。
但对于在实际电路中具体分析上述知识的能力尚且不足,也不能把上述知识形成体系、综合处理解决问题,因此需要教师在教学中要加以引导。
3.课时学习重点:1、直流和交流的概念。
2、对特殊位置进行进行定性分析,得到交变电流的规律。
3、通过对一般位置的推导,能定量得到电动势瞬时值的表达式。
4.课时学习难点:对一般位置定量计算电动势的表达式。
5.课时学习目标:核心知识素养:交变电流的特征和规律物理观念:通过对交变电流的认识,深化物质观念;了解发电机工作过程中的能量转化科学思维:经历建立正弦式交变电流模型、用右手定则和法拉第电磁感应定律推理正弦式交变电流方向和大小的规律的过程,体会建立模型与推理分析的思维方法科学探究:分析发电机电动势的过程中经历从特殊到一般的探究过程,并能基于结果分析模拟发电机发电图像不是正弦的原因。
高二物理电流教案5篇
高二物理电流教案5篇高二物理电流教案篇1教学目标:1.通过类比理解电流的概念,知道电流的单位。
2.知道电流表的用途的符号,会将电流表正确接入电路,会正确选择电流表的量程和正确读数。
3.在实验探究中,培养学生实事求是的科学态度,认识交流与合作的重要性。
重点、难点:本节课重点是电流的概念、单位、电流表的使用;难点是将电流表正确接入电路。
教学准备:演示用器材:教学电流表一只、学生电流表一只、小灯泡两只、电源一个、开关一个、导线若干、电流表活动挂图。
学生用器材:学生电流表一只、小灯泡一个、电源一个、开关一个、导线若干。
教学设计:教师活动学生活动说明:一、电流是什么?①复习提问:电流是如何形成的?电流的方向是怎样规定的?②引入新课:电流不但有方向,而且有大小,这节课我们就来探究电流的大小。
(板书课题)③教师提问:电流看不见、摸不着,怎样判断导体中电流的大小?④教师讲解:水管中的水,向一定方向流动,形成“水流”,与此类似,导体中的电荷向一定方向移动,就会形成电流。
电流同水流一样也有大小,物理学中用每秒通过导体任一横截面的电荷的量来表示电流的强弱。
板书:电流。
⑤指导学生阅读“信息窗”,了解常见电器的电流大小,并选择其中几个进行单位换算。
回忆,回答思考、回答认真听讲、领会阅读、思考电流定义的引出不必太复杂,用水流类比的方法学生很容易接受。
二、怎样使用电流表?①教师展示电流表实物,告知学生通常用电流表测量电流的大小,电流表在电路图中的符号是A。
②让学生观察学生用电流表,进行分组讨论,然后回答教材P72探究电流表的使用方法⑴—⑸条。
③教师检查探究结果,然后利用电流表活动挂图再次演示电流表的读数。
④提出问题:怎样才能把电流表正确接入电路呢?⑤指导学生阅读教材中的“电流表使用说明”和观察教材P73图13—36,了解电流表的使用规则。
⑥组织学生以组为单位进行电流表的连接,并画出相应的电流图,教师巡视指导。
⑦教师组织学生归纳总结电流表的连接然后进行示范,强调注意事项。
《交变电流》教案
《交变电流》教案《交变电流》教案怎么来写呢?就跟随小编去看看吧!一、预习目标1、知道交变电流产生的原理2、知道交变电流的变化规律及物理量间的关系二、预习内容1、交变电流________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、交变电流的产生(1)过程分析特殊位置甲乙丙丁戊B与S的关系磁通量Φ的大小4个过程中Φ的变化电流方向磁通量Φ的变化率(2)中性面:_______________________________磁通量___________磁通量的变化率____________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______次课内探究学案一、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;学习重难点:交变电流的产生原理、变化规律及物理量间的关系二、学习过程1、为什么矩形线框在匀强磁场中匀速转动,线框里能产生交变电流?2、交变电流的产生过程中的两个特殊位置及特点是什么?(1)中性面:与匀强磁场磁感线垂直的平面叫中性面.线圈平面处于跟中性面重合的位置时;(a)线圈各边都不切割磁感线,即感应电流等于零;(b)磁感线垂直于该时刻的线圈平面,所以磁通量最大,磁通量的变化率为零.(c)交变电流的`方向在中性面的两侧是相反的.(2)线圈平面处于跟中性面垂直的位置时,线圈平面平行于磁感线,磁通量为零,磁通量的变化率最大,感应电动势、感应电流均最大,电流方向不变.3、交变电流的变化规律:如图5-1-1所示为矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的四个过程:当以线圈通过中性面对为计时起点时,交变电流的函数表达式:e=Em sinωt,其中Em=2NBLv=NBωS;i=Im sinωt,其中Im=Em/R。
交变电流描述教案
交变电流描述教案教案标题:交变电流描述教案教案目标:1. 理解交变电流的概念和特点;2. 掌握交变电流的描述方法和相关计算;3. 能够应用所学知识解决相关问题。
教学时长:2个课时教学内容和步骤:第一课时:步骤一:导入(5分钟)通过展示一段交变电流的实际应用场景,如家庭用电中的电灯闪烁现象,引发学生对交变电流的兴趣和思考。
步骤二:概念解释(15分钟)1. 介绍交变电流的概念:交变电流是指电流的方向和大小随时间变化的电流。
2. 解释交变电流的特点:频率恒定,方向周期性改变,大小随时间变化。
步骤三:描述交变电流的方法(20分钟)1. 示意图法:通过画出电流随时间变化的示意图,描述电流的方向和大小变化规律。
2. 数学表达法:用数学函数描述交变电流,如正弦函数。
解释函数中的各个参数对电流的影响。
步骤四:计算交变电流的有效值(15分钟)1. 介绍交变电流的有效值:交变电流的有效值是指在相同时间内所产生的热效应相同的直流电流值。
2. 计算交变电流的有效值:通过对电流的周期内取平方、求平均值、开平方的数学运算,计算出交变电流的有效值。
第二课时:步骤一:复习(5分钟)回顾上节课所学的交变电流的概念和描述方法。
步骤二:应用举例(20分钟)通过实际应用举例,如交流电路中的电阻、电感、电容元件的阻抗计算,引导学生运用所学知识解决问题。
步骤三:交变电流的安全问题(10分钟)1. 引导学生思考交变电流对人体的危害。
2. 介绍交变电流的安全标准和防护措施。
步骤四:小结和拓展(10分钟)总结本节课所学内容,并引导学生思考交变电流在日常生活中的应用和意义。
教学资源和评估:1. 展示交变电流实际应用的视频或图片;2. 交变电流描述方法的示意图和数学表达式;3. 计算交变电流有效值的练习题;4. 交变电流应用举例的案例分析题。
评估方式:1. 课堂参与度观察;2. 计算交变电流有效值的练习题完成情况;3. 交变电流应用举例的案例分析题解答质量。
教科版高二物理选修3《交变电流》教案及教学反思
教科版高二物理选修3《交变电流》教案及教学反思一、教学目标1.掌握交变电流的概念、特点以及其与直流电流的异同点。
2.熟悉交变电路中各种电学量的表征方式,并能利用欧姆定律、基尔霍夫定律、磁通连续性定律解决相关问题。
3.理解变压器的基本原理,明确变压器的应用场合、类型及制作方法。
4.能够利用变压器提高/降低交变电压并对电能进行传输。
二、教学重点1.交变电路中电感、电容元件的特性及作用。
2.变压器的基本原理及其应用。
三、教学难点1.理解磁通连续性定律,并用于解决交变电路问题。
2.对于变压器的应用,明确步骤和方法,并能利用变压器进行电能转化。
四、教学内容及安排1.交变电流的概念及特点(2课时)a.交流电流的定义及表征方式;b.交流电压的频率、周期、有效值等概念;c.交流电与直流电的异同点。
2.交变电路的基本特征(5课时)a.交变电路中电阻、电感、电容元件的特性及作用;b.交变电路中欧姆定律、基尔霍夫定律、磁通连续性定律的应用;c.交变电路中阻抗、幅角的概念及其相位关系。
3.变压器的基本原理及应用(3课时)a.变压器的组成、类型及制作方法;b.变压器的应用场景及电能转移的原理;c.变压器的性质及运用(以实例为主)。
五、教学方法1.探究式教学法:引导学生探究交变电路中电感、电容元件的特性及作用,加深学生对电感、电容的认识。
2.启发式教学法:通过引导学生分析、解决问题,启发学生对交变电路中欧姆定律、基尔霍夫定律、磁通连续性定律的理解及运用。
3.案例教学法:引导学生了解变压器的组成以及应用实例,加深对变压器的认识。
六、教学反思本节课教学难点主要集中在磁通连续性定律和变压器的应用上。
这两部分内容对于学生来说,都比较抽象,需要进行详细的讲解和引导。
在教学上,结合课本内容,我编写了多种不同类型的练习题,为学生提供了更多的练习机会,并能够加深学生对于实际应用的认识。
在教学中,我也引导学生进行了一些探究性的实验,如使用示波器显示交流电源和信号的波形,并能够计算出其频率、周期等相关参数,使学生更好地理解交变电流的特点及相关概念。
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高中物理课堂教学教案年月日
教学活动
(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
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?
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? ab 与cd 。
当ab 边向右、cd 边向左运
动时,线圈中感应电流的方向
沿着a →b →c →d →a 方向流动
的。
当ab 边向左、cd 边向右运
动时,线圈中感应电流的方向如
何?
感应电流是沿着d →c →b →
a →d 方向流动的。
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。
线圈转到什么位置时,产生的感应电动势最小?
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。
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的位置。
(2)线圈处于中性面位置时,穿过线圈Φ最大,但t
ΔΔ =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?
e ab =BL 1v sin ωt = BL 1·22L ωsin ωt =2
1BL 1L 2sin ωt 此时整个线框中感应电动势多大?
学 生 活 动
e=e ab+e cd=BL1L2ωsinωt
若线圈有N匝时,相当于N个完全相同的电源串联,e=NBL1L2ωsinωt,令E m=NBL1L2ω,叫做感应电动势的峰值,e叫做感应电动势的瞬时值。
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 sinωt。
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)课堂总结、点评
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 nωt,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)实例探究
交变电流的图象、交变电流的产生过程
【例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。
下面说法中正确的是()A.t1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.t3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
交变电流的变化规律
【例2】在匀强磁场中有一矩形线圈,从中性面开始绕垂直于磁感线的轴以角速度ω匀速转动时,产生的交变电动势可以表示为e=E m sinωt。
现在把线圈的转速增为原来的2倍,试分析并写出现在的交变电动势的峰值、交变电动势的瞬时值表达式,
画出与其相对应的交变电动势随时间变化的图象。
分析物理图象的要点:
一看:看“轴”、看“线”、看“斜率”、看“点”、看“截距”、看“面积”、看“拐点”,并理解其物理意义。
二变:掌握“图与图”“图与式”和“图与物”之间的变通关系。
三判:在此基础上进行正确的分析和判断。
综合应用
【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)线圈从图示位置转过
2
π的过程中,感应电动势的平均值是多大?
解析:。