(交流电的产生和变化规律)教学设计方案
《交变电流的产生和变化规律》教案
教学方法115学法教法研究课程教育研究教学目标：1.知识与技能运用电磁感应知识分析交流发电机的实际模型，理解交流电的产生原理和过程。
综合运用电磁感应知识，并借助数学工具，推导并总结交流电的变化规律。
结合交流电产生过程的分析，正确理解中性面、交流电的瞬时值、最大值的含义。
2.过程与方法通过对交流发电机的实际模型观察，提高观察能力、空间想象能力，并领会立体图转化为平面图处理问题的方法。
通过对交流电变化规律的推导，逐步形成利用数学工具及物理规律解决实际问题的能力。
3.情感态度与价值观通过观看三峡工程的相关视频，了解它的作用和意义，激发学生爱国主义热情，体会物理理论应用于实践所产生的价值。
通过对交流电变化规律的推导，逐步树立应用物理规律分析实际问题的信念。
教学重难点：1.重点：交流电的产生原理和过程及交流电的变化规律。
2.难点：交流电的变化规律的推导。
教学资源：演示实验：交流发电机、灯泡、电流表；交流发电机模型；示波器、函数信号发生器。
课时安排：45分钟。
教学过程：活动之一：引入交变电流的概念。
图片引入：展示“三峡大坝”图片并简单介绍，引入实验。
演示实验：实验1：发电机与小灯泡连接。
实验2：发电机与电流表连接。
进入新课引入概念：引导学生观察实验现象，得出发电机产生的是大小和方向都随时间变化的交变电流，并进入新课。
活动之二：分析交变电流的产生过程。
设置疑问：对比恒定电流和直流电流，引出问题：为什么会产生交变电流？介绍结构：介绍教学手摇发电机的主要构造。
理论分析：结合发电机模型，引导学生从理论上分析交变电流产生的过程，引出中性面的概念，让学生定性的得出交变电流的大小和方向的变化特点。
实验验证：通过实验验证交变电流的方向变化特点。
动画模拟：模拟形成电流的微观自由电荷定向运动的特点活动之三：推导交变电流的具体变化规律。
创设情景：情景1：单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴转动。
提供已知条件，推导线圈在中性面和垂直中性面两个特殊位置的感应电动势。
高二物理《17.1 交变电流的产生和变化规律》教案
17.1交变电流的产生和变化规律教案一、素质教育目标(一)知识教学点1．使学生了解交流电的产生原理；2．掌握交变电流的变化规律及表示方法；3．理解交变电流的瞬时值和最大值。
(二)能力训练点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。
(三)德美育渗透点1．让学生充分体会简单美；2．培养学生爱国主义精神及为富民强国认真学习的精神。
二、重点、难点、疑点及解决办法1．重点：交变电流产生的物理过程的分析及中性面的特点；2．难点：交变电流产生的物理过程的分析；3．疑点：当线圈处于中性面时磁通量最大，而感应电动势为零。
当线圈处于平行磁感线时，通过线圈的磁通量为零，而感应电动势最大。
4．解决办法(1)通过对矩形线圈在匀强磁场中匀速转动一周的实物演示，立体图结合侧视图的分析、特殊位置结合任一位置分析使学生了解交变电流的大小和方向是如何变化的；(2)通过侧视图分析线圈运动方向与磁场方向B之间关系，利用导体切割磁场线方法来处理，使问题容易理解。
三、课时安排：1课时四、教具准备：手摇发电机模型、演示电流计、导线若干、教学挂图、幻灯机、投影灯片。
五、基本教学步骤：1．引入新课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，今天我们使用的电灯，微波炉等家用电器的交流电是怎样产生并且怎样送到我们的家庭中来的呢？这就是我们这章的内容，先看第一节交流电的产生。
2．新课教学（１）交变电流：大小和方向在不断变化的电流．（２）分析交流电的产生过程：（３）交变电流的规律：sin m i I t ω= s i n m u U t ω= s i n m e E t ω= （４）交变电流的图像：正弦 锯齿 矩形脉冲 尖脉冲（5）交流发电机主要组成部分：产生感应电动势的线圈和产生磁场的磁极。
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。
交变电流的产生和描述 经典教案
交变电流的产生和描述知识点一 交变电流、交变电流的图象 1．交变电流(1)定义：大小和方向都随时间做周期性变化的电流． (2)按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流． 2．正弦式交变电流的产生和图象(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动．(2)图象：用以描述交变电流随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图象为正弦曲线．如图甲、乙、丙所示．知识点二 正弦式交变电流的函数表达式、峰值和有效值 1．周期和频率(1)周期(T )：交变电流完成一次周期性变化(线圈转一周)所需的时间，单位是秒(s)，公式T ＝2πω. (2)频率(f )：交变电流在1 s 内完成周期性变化的次数．单位是赫兹(Hz)． (3)周期和频率的关系：T ＝1f 或f ＝1T.2．正弦式交变电流的函数表达式(线圈在中性面位置开始计时) (1)电动势e 随时间变化的规律：e ＝E m sin ωt .(2)负载两端的电压u 随时间变化的规律：u ＝U m sin ωt .(3)电流i 随时间变化的规律：i ＝I m sin ωt .其中ω等于线圈转动的角速度，E m ＝nBSω. 3．交变电流的瞬时值、峰值、有效值(1)瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数．(2)峰值：交变电流(电流、电压或电动势)所能达到的最大的值，也叫最大值．(3)有效值：跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值叫做交变电流的有效值．对正弦式交变电流，其有效值和峰值的关系为：E ＝E m 2，U ＝U m 2，I ＝I m2.【 基础自测】1．匀强磁场中有一长方形闭合导线框，分别以相同的角速度绕图a 、b 、c 、d 所示的固定转轴旋转，用I a 、I b 、I c 、I d 表示四种情况下线框中电流的有效值，则( D )A ．I a >I dB ．I a >I bC ．I b >I cD ．I c ＝I d解析：由题意可知，无论转轴在中心，还是在一边，还是在其他位置，转动切割磁感线的线框面积不变，根据E m ＝nBSω，知线框感应电动势的最大值是相同的，因此四种情况下，线框产生感应电动势的瞬时表达式相同，即为e ＝E m sin ωt ，由闭合电路欧姆定律可知，感应电流瞬时表达式也相同，即为i ＝I m sin ωt ，则感应电流的最大值I m 、感应电流的有效值I m2均相同，故D 项正确，A 、B 、C 项错误．2.如图所示，直线OO ′的左侧有垂直纸面向里的匀强磁场B 1，右侧有垂直纸面向里的匀强磁场B 2，且B 1>B 2，一总阻值为R 的导线框ABCD 以OO ′为轴做角速度为ω的匀速转动，导线框的AB 边长为l 1，BC 边长为l 2.以图示位置作为计时起点，规定导线框内电流沿A →B →C →D →A 流动时为电流的正方向．则下列图象中能表示线框中感应电流随时间变化的是( A )解析：回路中的感应电动势为e ＝e 1＋e 2＝B 1l 2ω·l 12sin ωt ＋B 2l 2ω·l 12sin ωt ＝(B 1＋B 2)l 1l 2ω2sin ωt ，则电流为i ＝(B 1＋B 2)l 1l 2ω2R·sin ωt ，故A 项正确，B 、C 、D 项错误．3．长为a 、宽为b 的矩形线框有n 匝，每匝线圈电阻为R ，如图所示，对称轴MN 的左侧处在磁感应强度为B 的匀强磁场中，第一次将线框从磁场中以速度v 匀速拉出；第二次让线框以ω＝2vb的角速度转过90°角．那么( D ) A ．通过导线横截面的电量q 1q 2＝1nB ．通过导线横截面的电量q 1q 2＝12C ．线框发热功率P 1P 2＝2n 1D ．线框发热功率P 1P 2＝21解析：根据法拉第电磁感应定律，得出感应电动势E ＝n ΔΦΔt ，结合闭合电路欧姆定律I ＝EnR 与电量表达式q ＝It ，即可解得电量q ＝ΔΦR，虽然两次的运动方式不同，但它们的磁通量的变化量相同，因此它们的电量之比为11，故A 、B 项错误；瞬时感应电动势E ＝BL v ，则感应电流的大小之比即为感应电动势大小之比，E 1＝nBa v ，第二次产生的感应电动势如图所示：最大值E 2m ＝nBa b 2ω，有效值E 2＝E 2m 2，再根据线框的发热功率P ＝E 2nR ，可知线框发热功率P 1P 2＝21，故C 项错误，D项正确．4．三个相同的电阻，分别通过如图甲、乙、丙所示的交变电流，三个图中的I 0和周期T 相同．下列说法中正确的是( C )A ．在相同时间内三个电阻发热量相等B ．在相同时间内，甲、乙发热量相等，是丙发热量的2倍C ．在相同时间内，甲、丙发热量相等，是乙发热量的12D ．在相同时间内，乙发热量最大，甲次之，丙的发热量最小解析：甲的有效值为：I ＝I 02，由Q ＝I 2Rt 可知一个周期内甲的发热量为：Q 1＝I 20RT 2；乙前、后半个周期电流大小相等，故其发热量为：Q 2＝I 20RT ；丙只有前半个周期有电流，故其发热量为：Q 3＝I 20R ×12T ＝I 20RT 2；故可知在相同时间内，甲、丙发热量相等，是乙发热量的12，故C 项正确．知识点一 交变电流的产生和描述1．正弦式交变电流的产生(1)线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动． (2)两个特殊位置的特点：①线圈平面与中性面重合时，S ⊥B ，Φ最大，ΔΦΔt＝0，e ＝0，i ＝0，电流方向将发生改变． ②线圈平面与中性面垂直时，S ∥B ，Φ＝0，ΔΦΔt最大，e 最大，i 最大，电流方向不改变．(3)电流方向的改变：线圈通过中性面时，电流方向发生改变，一个周期内线圈两次通过中性面，因此电流的方向改变两次．(4)交变电动势的最大值E m ＝nBSω，与转轴位置无关，与线圈形状无关． 2．正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)1．[交变电流的产生]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P1和P2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)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→d→aD．线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc边受到的安培力解析：绕圈绕垂直于磁场方向的轴转动产生交变电流，产生的电流、电动势及线圈各边所受安培力大小与转轴所在位置无关，故A对，B、D错；图示时刻产生电流的方向为a→d→c→b→a，故C错．2．[交变电流的图象](多选)如图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交流电流表．线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示．以下判断正确的是(AC)A．电流表的示数为10 AB．线圈转动的角速度为50π rad/s C．0.01 s时线圈平面与磁场方向平行D．0.02 s时电阻R中电流的方向自右向左解析：电流表的示数为交变电流的有效值10 A，A项正确；由ω＝2πT可得，线圈转动的角速度为ω＝100π rad/s，B项错；0.01 s时，电路中电流最大，故该时刻通过线圈的磁通量最小，即该时刻线圈平面与磁场平行，C项正确；根据楞次定律可得，0.02 s时电阻R中电流的方向自左向右，D项错．3．[交变电流的瞬时表达式](2019·吉林质检)边长为a的N匝正方形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线且与线圈在同一平面内的对称轴匀速转动，转速为n，线圈所围面积内的磁通量Φ随时间t变化的规律如图所示，图象中Φ0为已知．则下列说法正确的是(D)A．t1时刻线圈中感应电动势最大B．t2时刻线圈中感应电流为零C．匀强磁场的磁感应强度大小为Φ0 Na2D．线圈中瞬时感应电动势的表达式为e＝2NπΦ0n cos2πnt解析：t1时刻线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为0，根据法拉第电磁感应定律可知此时线圈中感应电动势为0，A 项错误；t2时刻线圈的磁通量为零，但磁通量的变化率最大，根据法拉第电磁感应定律可知此时线圈中感应电流为最大值，B项错误；磁通量与线圈匝数无关，根据磁通量的定义可得Φ0＝Ba2，B＝Φ0a2，C项错误；线圈中瞬时感应电动势的表达式为e＝NBSωcosωt＝2NπΦ0n cos2πnt，D项正确．知识点二有效值的理解与计算1．有效值的理解跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值叫做交变电流的有效值．对于正弦交流电，其有效值和峰值的关系为E＝E m 2，U＝U m2，I＝I m2.2．有效值的计算(1)计算有效值时要注意根据电流的热效应，抓住“三同”：“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”列式求解．(2)利用两类公式Q＝I2Rt和Q＝U2R t可分别求得电流有效值和电压有效值．(3)若图象部分是正弦(或余弦)交流电，其中的从零(或最大值)开始的14周期整数倍的部分可直接应用正弦式交变电流有效值与最大值间的关系I m＝2I、U m＝2U求解．3．几种典型的交变电流的有效值4．[正弦式交变电流的有效值]电阻R1、R2与交流电源按照图甲所示方式连接，R1＝10 Ω，R2＝20 Ω.合上开关S后，通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示．则(B)A ．通过R 1的电流有效值是65 AB ．R 1两端的电压有效值是6 VC ．通过R 2的电流最大值是65 2 AD ．R 2两端的电压最大值是6 2 V解析：首先从交变电流图象中找出交变电流的最大值即为通过R 2的电流的最大值，为35 2 A ，由正弦交变电流最大值与有效值的关系I m ＝2I ，可知其有效值为0.6 A ，由于R 1与R 2串联，所以通过R 1的电流的有效值也是0.6 A ，A 、C 错误；R 1两端电压的有效值为U 1＝IR 1＝6 V ，B 正确；R 2两端电压的最大值为U m2＝I m R 2＝352×20 V ＝12 2 V ，D 错误． 5．[部分缺失的正弦式交变电流的有效值]如图所示为一个经双可控硅调节后加在电灯上的电压，正弦交流电的每一个二分之一周期中，前面四分之一周期被截去，则现在电灯上电压的有效值为( D )A ．U m B.U m2 C.U m3D.U m2解析：由题给图象可知，交流电压的变化规律具有周期性，用电流热效应的等效法求解．设电灯的阻值为R ，正弦交流电压的有效值与峰值的关系是U ＝U m2，由于一个周期内半个周期有交流电压，一周期内交流电产生的热量为Q ＝⎝⎛⎭⎫U m 22R t ＝U 2m 2R ·T 2，设交流电压的有效值为U ，由电流热效应得Q ＝U 2m 2R ·T2＝U 2R ·T ，所以该交流电压的有效值U ＝U m 2.选项D 正确． 6．[方形波的有效值]通过一阻值R ＝100 Ω的电阻的交变电流如图所示，其周期为1 s ．电阻两端电压的有效值为( B )A ．12 VB ．410 VC ．15 VD ．8 5 V解析：根据图象，一个周期T ＝1 s ，设该交变电流的有效值为U,0～0.4 s 的时间间隔为t 1＝0.4 s,0.4～0.5 s 的时间间隔t 2＝0.1 s ，根据电流的热效应，由2(I 21Rt 1＋I 22Rt 2)＝U 2R·T ，解得U ＝410 V ，B 正确．知识点三交变电流“四值”的理解和应用对交变电流“四值”的比较和理解典例小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO′，线圈绕OO′匀速转动，如图所示．矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压()A．峰值是e0B．峰值是2e0C ．有效值是22Ne 0D ．有效值是2Ne 0【审题关键点】 矩形线圈ab 边和cd 边切割磁感线的方向相反，故产生的感应电动势的方向相反，但对于感应电流的方向在闭合电路中，所以产生感应电流的方向相同．【解析】 由题意可知，线圈ab 边和cd 边产生的感应电动势的最大值都为e 0，因此对于单匝矩形线圈总电动势最大值为2e 0，又因为发电机线圈共N 匝，所以发电机线圈中总电动势最大值为2Ne 0，根据闭合电路欧姆定律可知，在不计线圈内阻时，输出电压等于感应电动势的大小，即其峰值为2Ne 0，故A 、B 错误；又由题意可知，若从图示位置开始计时，发电机线圈中产生的感应电流为正弦式交变电流，由其有效值与峰值的关系可知，U ＝U m2，即U ＝2Ne 0，故C 错误，D 正确． 【答案】 D7．(多选)如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T ，转轴O 1O 2垂直于磁场方向，线圈电阻为2 Ω.从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60°时的感应电流为1 A ．那么( AC )A ．线圈消耗的电功率为4 WB ．线圈中感应电流的有效值为2 AC ．任意时刻线圈中的感应电动势为e ＝4cos 2πT tD ．任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ＝T πsin 2πTt解析：由图中位置开始计时，电流瞬时值i ＝I m cos ωt ，转过60°时，I m cos60°＝1 A ，解得I m ＝2 A ，有效值I ＝22A ＝ 2 A ，故选项B 错误；消耗功率P ＝I 2R ＝4 W ，故选项A 正确；感应电动势的最大值E m ＝I m ·R ＝4 V ，所以e ＝E m cos ωt ＝4cos 2πT ·t ，故选项C 正确；磁通量Φ＝Φm sin2πT ·t ，而E m ＝BSω＝Φm ω＝Φm 2πT ，解得Φm ＝E m T 2π＝2T π，所以Φ＝2T π·sin 2πTt ，故选项D 错误． 8.如图所示，N ＝50匝的矩形线圈abcd ，ab 边长l 1＝20 cm ，ad 边长l 2＝25 cm ，放在磁感应强度B ＝0.4 T 的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO ′轴以n ＝3 000 r/min 的转速匀速转动，线圈电阻r ＝1 Ω，外电路电阻R ＝9 Ω，t ＝0时线圈平面与磁感线平行，ab 边正转出纸外、cd 边转入纸里．求：(1)t ＝0时感应电流的方向； (2)感应电动势的瞬时值表达式；(3)线圈转一圈外力做的功；(4)从图示位置转过90°的过程中流过电阻R的电荷量．解析：(1)根据右手定则，线圈感应电流方向为adcba.(2)线圈的角速度ω＝2πn＝100π rad/s图示位置的感应电动势最大，其大小为E m＝NBl1l2ω代入数据得E m＝314 V感应电动势的瞬时值表达式e＝E m cosωt＝314cos100πt (V)．(3)电动势的有效值E＝E m 2线圈匀速转动的周期T＝2πω＝0.02 s线圈匀速转动一圈，外力做功大小等于电功的大小，即W＝I2(R＋r)T＝E2R＋r·T，代入数据得W≈98.6 J.(4)从t＝0起转过90°过程中，Δt内流过R的电荷量q＝NΔΦ(R＋r)ΔtΔt＝NBΔSR＋r＝NBl1l2R＋r代入数据得q＝0.1 C.答案：(1)感应电流方向沿adcba(2)e＝314cos100πt V(3)98.6 J(4)0.1 C交变电流瞬时表达式的书写问题1．确定正弦式交变电流的峰值，根据已知图象读出或由公式E m＝nBSω求出相应峰值．2．明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式．(1)若线圈从中性面位置开始转动，则it图象为正弦函数图象，函数式为i＝I m sinωt.(2)若线圈从垂直中性面位置开始转动，则it图象为余弦函数图象，函数式为i＝I m cosωt.9．图甲是交流发电机模型示意图．在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO′转动，由线圈引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO′转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路．图乙是线圈的主视图，导线ab 和cd分别用它们的横截面来表示．已知ab长度为L1，bc长度为L2，线圈以恒定角速度ω逆时针转动．(只考虑单匝线圈)(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式；(2)线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时，如图丙所示，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式；(3)若线圈电阻为r，求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热．(其他电阻均不计)解析：(1)矩形线圈abcd 在磁场中转动时，只有ab 和cd 切割磁感线，且转动的半径为r ＝L 22，设ab 和cd 的转动速度为v ，则v ＝ω·L 22在t 时刻，导线ab 和cd 因切割磁感线而产生的感应电动势均为E 1＝BL 1v ⊥由图可知v ⊥＝v sin ωt则整个线圈的感应电动势为e 1＝2E 1＝BL 1L 2ωsin ωt .(2)当线圈由图丙位置开始运动时，在t 时刻整个线圈的感应电动势为e 2＝BL 1L 2ωsin(ωt ＋φ0)．(3)由闭合电路欧姆定律可知I ＝E R ＋r这里E 为线圈产生的电动势的有效值E ＝E m 2＝BL 1L 2ω2 则线圈转动一周在R 上产生的焦耳热为Q R ＝I 2RT其中T ＝2πω于是Q R ＝πRω⎝⎛⎭⎫BL 1L 2R ＋r 2. 答案：(1)e 1＝BL 1L 2ωsin ωt (2)e 2＝BL 1L 2ωsin(ωt ＋φ0)(3)πRω⎝⎛⎭⎫BL 1L 2R ＋r 2。
(完整版)交变电流教学设计
物理学科多媒体教学设计课题：§５.１交变电流( 选修３－２)课型：探究课设计:李传亮从本节课开始，我们开始学习交变电流。
学生、教师活动设计思想与目标学生活动评价［引入新课]：将白炽灯泡点亮。
请两位同学上来观察灯丝在蹄形磁铁内外的运动情况，并告诉班级所有的同学。
用实物投影将灯丝的运动情况投影到幕上。
全体同学试图对以上现象进行解释。
从感性认识的层面接触交变电流，激发学生的学习兴趣，引起学生的思考。
其中可能会有同学提出灯丝的颤动是因为交流电的原因，要加以肯定.［进行新课］：［板书(投影）］：§5—１交变电流［演示实验(或视频）］:用两节干电池给小灯珠供电，同时用手摇发电机连接小灯珠，摇动发电机,观察两种情况下小灯珠的发光情况．（全景图和局部图)［问题]:小灯珠不闪烁与小灯珠的闪烁，说明了什么问题？［演示实验（或视频、动画）］：用电压表测干电池两极电压,同时将手摇发电机连接电压计，摇动发电机,观察两种情况下电表指针的摆动情况．［问题］：电表指针不摆动与电表指针左右摆动，说明了什么问题？［演示实验(或视频)］：手摇发电机连接两个发光二极管（说明:单向导电），摇动发电机，观擦二极管发光情况．［问题］:二极管轮流发光说明什么问题？以上三个问题均由学生观察、比较、思考与讨论后回答。
教师可适当提示与点拨。
由现象直观感受直流电与交变电流的区别.初步认识交变电流有大小和方向的变化,激发学生的学习热情，为后续的学习建立感性认识。
［实验(投影照片)］:直流电的波形与正弦式电流的波形 请学生比较两种波形的不同,由学生发言。
［板书（投影）］：一、交变电流 1．方向不随时间变化的电流称为直流 举例:电池供给小灯泡的电流 ２．交变电流:大小和方向都随时间做周期性变化的电流 举例:家庭电路中的电流．(说明交变电流是生活中常见的) 从理性认识的层面接触交变电流,激发学生的学习兴趣，引起学生对直流电与交变电流描述方式的的思考。
交流电路的分析与计算教学案正式版
交流电路的分析与计算【2011考纲解读】从2011高考考纲来看，交流电路依然为高考命题的热点之一。
通过历年高考试题的分析，不难发现：交流电路部分由于与工农业生产和日常生活紧密结合，在近几年的高考中考查的频度较高，重点考查交流电有效值、变压器的有关知识。
考查的形式多以难度中等或中等偏下的选择题、填空题出现，但也有以计算题的形式出现。
【高考预测】交流电路的分析与计算考查的知识点主要是交流电的产生、有效值与瞬时值的计算．要求能对正弦交流电的函数表达式、图象表示法有正确的理解，能利用函数关系式或图象求解涉及交流电的“四值”问题，特别要注意交流电四值适用的场合．变压器电路考查的内容主要有两个方面：一是变压器原、副线圈电路中的电流、电压与电功率的求解，求解过程中注意相应的制约关系，同时对于动态变化过程的分析，可以借助于直流电路的动态分析方法，结合原、副线圈中电流、电压与功率的关系进行判断．二是应用变压器进行远距离输电的分析，对于远距离输电，关键在输电导线损耗功率的计算上，注意选用正确的求解公式．【知识网络】【专题解读】1．交流电的产生及变化规律（1）交流电的产生：①当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴作匀速转动时，线圈中产生按正弦规律变化的交流电．②中性面的特点：磁通量的变化率为零，但磁通量最大，每通过一次中性面，电流方向改变两次，一个周期内两次通过中性面．（2）交流电的变化规律：①函数表示法：t E e m ωsin =，ϖnBS E m =．t I i m ωsin =，R E I m m /=．如线圈的转速变化，影响交流电的角频率同时，对交流电的最大值也有影响，其函数表示式为：t E e m `sin ``ω=．②图像表示法：为正弦函数图像． （3）交流电的四值①瞬时值 反映的是不同时刻交变电流大小和方向．如氖管只有在两端的电压值高于某一值时才能发光，若求其发光时间，则应用瞬时值．②最大值 与线圈的形状、转轴的位置无关，只要满足转轴方向与磁场方向垂直即可．在考虑电容器的耐压值时用最大值．③平均值：由图象的含义可知，交变电流的平均值是交变电流图象的波形与横轴所围图形的面积与时间的比值．一般只研究4T内的平均值．在求导体某段时间内通过的电量时，用平均值． 因：q =I Δt ，I=R E ，tN E ∆∆Φ=，故q =R N ∆Φ．④有效值：由电流的热效应定义． 对于正弦式交变电流，有效值与最大值之间的关系为：2m E E =有，2m U U =有，2m I I =有．在计算交变电流通过导体产生的热量和电功率及确定保险丝的熔断电流时，用交流电的有效值．交流电表测量的数值，用电器设备上所标的额定电压和额定电流的数值均为有效值．2．电感、电容对交流电的影响（1）电感有“通直流、阻交流，通低频、阻高频”的性质．电感的阻碍作用主要是因为自感而引起的．（2）电容有“通交流、阻直流，能高频、阴低频”的性质．电容器的通断其实是电容器的不断充、放电过程．2．变压器（1）工作原理：电磁感应的应用 （2）理想变压器的基本关系式理想变压器：磁通量全部集中在铁芯中(即无漏磁)，变压器本身不消耗能量． 基本关系式：①只有一组副线圈：电压关系：2121n nU U =，电流关系：1221n nI I =，功率关系： P 入＝P 出．②有若干组副线圈： 2121n nU U = ,KK n nU U 11=，KK U I U I U I U I +⋯++=332211 或KK n I n I n I n I +⋯++=332211．③相互制约关系 据1122U n n U =知：在匝数比一定时2U 由1U 决定．据2121I n n I =知：输入电流由输出电流决定． 据出入PP =知：输入功率由输出功率决定． 3．远距离输电（1）输电导线功率损失分析①输电导线上损失的功率：RI P 2=损，而输输U P I =，所以：RU P P 2)(输输损=．②由线损＝R I P 2知，要减小电能在输电线上的损耗，可以有两种方法：A ．减小输电导线的电阻，如采用电阻率低的材料，加大导线的横截面积．B ．提高输电电压，减小输电电流．因为这种方法对减小损失功率作用效果明显，所以通常采用此种方法．（2）远距离高压输电的电路模式如图所示．（3）．远距离高压输电的基本关系 ①功率关系P 1=P 2，P 3=P 4，P 2=P 3+P 线， ②电压、电流关系122121I I n n U U ==，344343I In n U U ==，U 2=U 3+U 线， I 2=I 3， ③电流、电压、电功率之间的关系式：P 线=线线R U U U U I R U P P P 23232222132)()(-=-==-． 所以当输送的电功率一定时，输电电压增大到原来的n 倍，输电导线上损失的功率就减少到原来的l ／n 2．【重点突破】一、正弦交变电流的规律 1.电动势2.电流3.电压4.关系5.有效值二、理想变压器的工作原理及应用1.输出功率2P 决定输入功率1P ，理想变压器的输入功率和输出功率相等，即1P = 2P 。
3-1 交变电流 教案
3.1交变电流〖教材分析〗本节内容承接前面学习过的法拉第定律的内容。
交变电流在生产生活中扮演着十分重要的角色。
而正弦式电流又是最简单和最基本的，它的产生原理是在电磁感应的基础上进一步提升的。
本节知识是全章的理论基础，由于与直流电不同，会出现许多新的名词来描述它。
本节通过实验来分析交变电流的产生过程。
〖教学目标与核心素养〗物理观念∶知道交流电产生过程、以及交流电的瞬时值的表达式并能够解决相关问题。
科学思维∶通过交变电流瞬时值的推导，体会物理模型建立在物理规律形成中的作用。
科学探究：通过对交变电流产生过程及变化规律的探究，尝试用科学探究及数学分析的方法研究物理问题，认识数学工具在物理学中的应用。
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。
〖教学重难点〗教学重点：对产生交变电流的物理过程的分析。
教学难点：交变电流的变化规律及应用。
〖教学准备〗多媒体课件、示教发电机模型。
〖教学过程〗公路旁、旷野上，坚实的钢架托着、吊着粗大的金属线，仿佛由天际而来，向天际而去……这些由发电厂、变电站而来的输电线，将电能输送到乡村、工厂，输送到千家万户。
电，每时每刻都在为人类作着巨大的贡献。
（动图展示发电厂发电过程）来自发电厂的电有什么特性?我们怎样才能更好地利用它?这一章我们就来学习与此相关的内容。
一、新课引入实验演示：用示波器或电压传感器先观察电池供给的电压的波形，再观察学生电源交流挡供给的电压的波形。
这两种波形各有什么特点?二、新课教学（一）交变电流如图所示，在显示屏上显示的电压（或电流）随时间变化的图像，在电工技术和电子技术中常常叫作波形图。
通过刚才的演示实验我们可以看到，电池的电压并不随时间变化，它是一条平行于t轴的直线。
而学生电源交流档的电压呈现出波浪线型，大小和方向是不断变化的，有一定的周期性。
①交流电：方向随时间周期性变化的电流。
简称交流电或交流用AC表示，其中最常见的是咱们家里用的交流电。
交变电流的产生和变化规律
交变电流的产生和变化规律目标认知学习目标1．了解交变电流，理解正弦交流电的概念。
2．理解正弦交流电的产生过程及产生条件，能够利用电磁感应定律推导计算正弦交流电的瞬时值表达式。
3．从正弦交流电产生过程、变化图象及解析式三个方面的结合上去理解它的变化规律。
4．理解描述交流电的物理量：最大值、有效值、周期、频率等的意义及相应计算，尤其是有效值的意义和相关计算。
5．能够熟练地写出正弦交流电的瞬时值表达式以及从它的变化图象上读出有用信息。
6．了解电感电容对交流电的影响以及交流电、直流电作用于电感电路的不同之处；了解电感和电容在交流电路中的应用。
7．能将电磁感应的相关知识迁移到本局部容中解决问题；能理解物理学等效思想的意义。
学习重点1．对正弦交流电的产生过程和变化规律的理解。
2．理解描写交流电的物理量，能熟练地写出正弦交流电的瞬时值表达式，熟练地进展最大值与有效值的计算。
学习难点1．正弦交流电产生过程以及对中性面特点的理解。
2．有效值的意义以及应用有效值的概念进展能的转化和守恒的有关计算。
3．电感和电容对交流电影响。
知识要点梳理知识点一：直流电和交流电要点诠释：1．直流电电流的方向不随时间变化的电流或电压叫做直流电。
直流电可以分为：脉动直流电和恒定电流两种形式。
脉动直流电：电流或电压的大小随时间发生变化，但方向不发生变化，如图甲、乙所示。
恒定电流〔或恒定电压〕：电流或电压的大小和方向都不随时间发生变化，如图丙、丁。
2．交流电电路中的电流大小和方向都随时间做周期性的变化，这样的电流叫交变电流，简称交流〔AC〕。
实际应用中，交变电流有不同的变化规律，常见的有以下几种，如下图。
知识点二：正弦交流电的产生和变化规律要点诠释：1．实验装置如下图，一个线圈在匀强磁场中绕着垂直于磁场的轴匀速转动时，就会在线圈中产生正弦交流电。
注意如下几点：①线圈所在空间的磁场是匀强磁场；②线圈匀速转动；③线圈的两个端分别固定在完整的滑环L、K上，碳刷F和E各自与L、K始终相接，也就是说，每个碳刷始终和线圈的同一个端相接对外供电。
交变电流的产生及描述(教案)
第十章 交变电流 传感器陕西省府谷中学 任彦霞 课程内容标准：【2012高考导航】：1．从近几年的命题情况看，总体上难度不大，热点较为集中，主要集中在以下两个方面：一是交变电流的产生、图像和有效值问题；二是变压器、电压、功率、电流关系及远距离输电问题．2．高考对本部分知识的考查主要以选择题的形式出现，但也出现过关于交变电流的计算题．在增加应用型和能力型试题的今天，应注意本部分知识与现代科技的联系．第1单元 交变电流的产生及描述【教学目标】：1、理解交变电流的产生及其规律.2、理解描述交变电流的物理量，特别要能区分交变电流的瞬时值、最大值、有效值、平均值，知道它们在不同问题中的应用. 【教学重点】：1、交变电流的产生、规律及应用.2、描述交变电流的物理量及“四值”的比较.【教学难点】：1、交变电流的变化规律及其应用 . 2、对有效值的理解. 【教学方法】：多媒体辅助、归纳总结、讲练结合 【教学用具】：多媒体新课程标准考试说明要求(1)知道交变电流，能用函数表达式和图象描述交变电流． (2)通过实验，了解电容器和电感器对交变电流的导通和阻碍作用．(3)通过实验，探究变压器电压与匝数的关系． (4)了解从变电站到住宅的输电过程，知道远距离输电时应用高电压的道理．(5)知道非电学量转换成电学量的技术意义． (6)通过实验，知道常见传感器的工作原理． (7)列举传感器在生活和生产中的应用.交变电流 交变电流的图象Ⅰ 正弦交变电流的函数表达式，峰值和有效值 Ⅰ 理想变压器 Ⅰ 远距离输电Ⅰ 实验：传感器的简单应用【教学过程】：一、双基梳理与考点突破：【教师活动】：检查学生学案完成情况，并实物投影一位同学学案,更正个别错误. 【多媒体展示】：导练 。
【学生活动】：回答导练所列问题。
【教师活动】：根据学生回答情况，加以点评。
【学生活动】：根据上面的问题总结这个题考查了哪些知识点。
【过渡引入】：下面我们一起复习这一节所涉及知识点。
交流电的产生及变化规律
交流电的产生、描述交流电的物理量学习目的：（1）了解交流电的产生原理（2）掌握正弦交流电的变化规律（3）理解瞬时值、最大值、有效值、周期、频率等概念一、几个概念1、交变电流：大小和方向随时间变化的电流叫交变电流，常见的交流电如下本章所涉及的将是最简单的交变电流，即正弦交流电—随时间按正弦规律变化的电流。
从微观上讲 i=nesv其中v为电荷的平均定向移动速率，可设想若v都随时间整齐地按正弦规律变化，即一起做简谐振动时，电路中将有正弦交变电流。
2、特点易于产生、输送、变压、整流，在生活中有广泛的应用，交流电路理论是电工和电子技术的理论基础。
∴交流电在电力工程、无线电技术和电磁测量中有极广泛的应用，在工程技术中所使用的交流电也是各式各样的。
它具有三大优点：变换容易、输送经济、控制方便，所以已经做为现代国民经济的主要动力。
在稳恒电流中，I—电流、U(ε)—电压（电动势），都是恒定值。
但在本章，i—电流、e—电动势、u—电压，都是瞬时值，因为它随时间而变，所以实际上是i(t)、e(t)、u(t)。
二、交流电的产生法拉第发现电磁感应定律的最重要的应用就是制成发电机1、发电机的组成磁极、线圈（电枢）旋转电枢：通过滑环、电刷通入外电路，一般产生的电压小于500V旋转磁极：比较常用，几千~几万V原理：利用线圈在磁场中绕某一固定轴转动，切割磁感线产生感应电动势，继而在闭合回路产生电流机械能→电能2、交流电的产生矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，角速度ω一定。
其中ab、cd边切割磁感线，且ab、cd始终与速度v垂直，从切割效果看总是两个电源串联，其俯视图为：第一象限：方向—abcda(磁通量Φ减少)大小：e=2NB vsinθ=2NB ω sinωt=NBωSsinωt第二象限：方向—abcda(磁通量Φ增加)大小：e=2NB vsinθ=2NB ω sin(π-ωt)=NBωSsinωt依次类推：可得其它象限的情况总之，e=NBωSsinωt=εm sinωt 与轴的位置无关①大小为NBωSsinωt②方向取决于角度ωt0<ωt<π e>0π<ωt<2π e<0线圈每经过中性面一次，电流方向改变一次；线圈旋转一周，电流方向改变两次③εm=NBωS为感应电动势的最大值④当线圈与中性面重合时，磁通量Φ最大，感应电动势最小，磁力矩最小当线圈与中性面垂直时，磁通量Φ最小，感应电动势最大，磁力矩最大三、交流电的变化规律1、几个表达式瞬时值 e i u最大值εm I m U m若外电阻为R，电动机内阻为r，则2、图象四、描述交流电的物理量在稳恒电流里用两个物理量（I、U）就能描述电路的情况，但在交流电路里，由于电流的大小、方向都在随时间做周期性的变化，所以要描述它们的物理量就要多一些。
《交变电流》教学设计
交变电流教学设计一、教学目标1、知识与技能 （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、瞬时值及中性面的物理意义。
2、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。
3、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二、教学重点：1、中性面的特点；2、正弦交变电流的产生原理；3、正弦交变电流的变化规律、图象和三角函数表达式。
三、教学难点：1、正弦交变电流的产生原理；2、正弦交变电流的变化规律、图象和三角函数表达式。
四、教学方法：演示法、分析法、归纳法。
五、教学工具：手摇发电机、小灯泡、示教用的大电流计、多媒体六、教学过程：（一）复习引入新课演示1：按图1连接电路，当开关闭合时，观察小灯泡的发光情况。
师：电路中的电流方向从哪里流向哪里？电流方向是否随时间改变？师：电路中的电流大小是否随时间改变？学生回忆恒定电流知识回答。
I-T 图像：图2小结：（板书）大小和方向不随时间变化的电流叫做直流电,简称直流（DC ）。
演示2：课本P31“做一做”图3实验现象说明了什么？学生观察实验现象，回答出电路中的电流方向和大小在交替变化。
引出课题------交变电流。
（板书课题）5.1交变电流 （二）讲授新课图1（板书）1、交变电流 （板书）（1）交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的电流，简称交流(AC)。
投影：课本P31“演示”比较学生电源交流档供给的电压（或电流）的随时间变化的波形。
只要电路中的电流、电压或电动势的大小和方向随时间变化就叫做交变电流。
高中物理交流电教案
高中物理交流电教案教学目标：1. 了解交流电的基本概念和特点；2. 掌握交流电的描述形式及其计算方法；3. 能够应用所学知识解决交流电相关问题。
教学内容：1. 交流电的基本概念及特点；2. 交流电的描述形式：正弦函数表示；3. 交流电的计算方法：有效值、峰值、频率、周期等。
教学重点：1. 交流电的基本概念和特点；2. 交流电的描述形式及计算方法。
教学难点：1. 正弦函数表示交流电的描述形式；2. 有效值、峰值、频率、周期的概念及其计算方法。
教学准备：1. 教案、课件、习题册等教学资料；2. 实验设备及实验材料。
教学过程：一、导入新课（5分钟）通过提出问题或展示一个实际案例，引入交流电的概念，激发学生的学习兴趣。
二、讲授交流电的基本概念和特点（15分钟）1. 介绍交流电的定义和特点；2. 分析直流电和交流电的异同点。
三、讲解交流电的描述形式（20分钟）1. 解释正弦函数表示交流电的原理；2. 讲解交流电的有效值、峰值、频率、周期等概念。
四、进行实验演示（15分钟）通过实验演示，让学生观察交流电的波形变化，加深对交流电特点的理解。
五、学生练习（15分钟）让学生进行相关练习，巩固所学知识。
六、课堂小结（5分钟）对本节课的重点内容进行总结，并展示下节课的预习内容。
教学反思：本节课主要介绍了交流电的基本概念和特点，通过讲解描述形式和实验演示，让学生更好地理解交流电的本质。
在教学过程中，需要注重引入实际案例和生活中的应用，以提高学生的学习兴趣和主动性。
同时，通过巩固练习和课堂小结，加深学生对交流电知识的理解和掌握，提高教学效果。
交变电流的产生和变化规律教案
交变电流的产生和变化规律教案教案：交变电流的产生和变化规律一、教学目标1.了解交变电流的概念和特点。
2.掌握交变电流的产生和变化规律。
3.能够通过实验观察和实践探究的方式理解交变电流的本质。
二、教学准备1.电源、导线、灯泡等实验器材。
2.交流电表、直流电表以及示波器等测量工具。
3.交流电路图、交流电流的变化曲线等教具。
4.实验记录表和实验报告模板。
三、教学过程1.导入（5分钟）2.交流电流的产生（15分钟）（1）简单描述交变电流的产生过程，即在闭合电路中，采用交变电源（如交流发电机）产生的电流。
（2）利用示波器观察并描述交流电流的波形，即正弦波。
3.交流电流的变化规律（30分钟）（1）通过实验演示，利用实验器材搭建交流电路，观察交流电流的变化规律。
（2）实验内容包括改变电压大小、改变电阻大小、改变频率等。
（3）引导学生观察并记录实验现象，在实验记录表中填写实验数据和实验结论。
4.交流电流的变化曲线（30分钟）（1）讲解交流电流的变化曲线的表示方法和相关概念。
（2）引导学生观察和分析交流电流的变化曲线，了解其特点和规律。
（3）通过实验或计算，绘制交流电流的变化曲线，探究其特点和规律。
5.总结归纳（10分钟）（1）总结交换电流的产生过程和变化规律。
（2）归纳交换电流的特点和应用领域。
（3）鼓励学生提出问题和讨论，激发学生对交换电流的深入思考。
四、教学资源1.交流电路图、交流电流的变化曲线等教具。
2.实验记录表和实验报告模板。
五、教学评估通过学生实验报告和课堂提问等方式进行评估。
1.评估学生对交流电流产生和变化规律的理解程度。
2.评估学生对实验现象和数据的观察和记录能力。
3.评估学生对交换电流特点和应用领域的理解。
六、拓展延伸1.建议学生独立开展更多与交流电流相关的实验，深入理解交流电流的特点和规律。
2.引导学生进一步研究交流电流的应用领域，如电力传输、电子设备等。
七、教学反思本教学设计通过理论讲解、实验演示和实践探究等方式，全面提高学生对交换电流产生和变化规律的理解和掌握程度。
3.1 交变电流 教学设计 -2023年高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第二册
3.1《交变电流》教学设计一、教学目标物理观念1.理解交变电流的产生原理，知道中性面和峰值面。
2.理解交变电流的瞬时值和最大值含义。
科学思维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。
科学探究经历与理论推导交变电流瞬时值表达式的过程，理解瞬时值与峰值之间的关系科学态度与社会责任1.感受交变电流在生活、生产中的广泛运用，激发学生学习的热情．3.体会数学函数与图象在物理知识上广泛运用，感受运用数学知识在推导物理规律过程中所带来的愉悦感二、教学重点运用电磁感应的基本知识，分析交变电流的产生过程，掌握交变电流的产生及变化规律。
三、教学难点理解正弦式交流电的图像及表达式，交变电流的产生过程及其规律与特点。
四、教学准备手摇发电机、小灯泡、示波器、多媒体教学课件、演示电流表、自制线圈等。
五、教学过程新课导入通过上一章的学习，我们知道当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，在闭合回路中会产生感应电流，而磁通量变化的方式不同，产生的感应电流也不同，感应电流可以是恒定的，可以是变化的，也可以是周期性变化的。
本节我们将研究一种十分重要的周期性变化的电流——正弦交变电流．从本节课开始，我们开始学习交变电流。
新课教学［板书］§5—１交变电流（一）直流电流和交变电流［演示实验］实验1：用干电池给电流表供电，观察指针的偏转情况。
实验2：用手摇交流发电机给电流表供电，观察指针的偏转情况。
实验3：用示波器显示交流电的波形图和直流电的波形图。
［板书（投影）］：一、交变电流1.直流电流：方向不随时间变化的电流，间称直流（DC ）举例：电池供给小灯泡的电流2.交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的电流，简称交流（AC ）举例：家庭电路中的电流．（说明交变电流是生活中常见的）【典例分析】例1.下列表示交变电流的有（ ）探究交变电流的产生原理探究1：交变电流是如可产生的呢？首先我们来观察一下交流发电机的示意图（见教材P32—图5.1-3） 结构：形成磁场的磁极、矩形线圈、金属滑环、电刷［问题１］线圈在什么位置时，通过线圈的磁通量最大？在什么位置时，通过线圈的磁通量最小？［问题２］在线圈转动过程中，线圈中的磁通量是否会发生变化？如何变化？ ［问题３］线圈在什么位置时，磁通量变化最快？在什么位置时，磁通量变化最慢？（磁通量值最大时变化最慢、磁通量最小时变化最快可通过作等时间间隔的磁通量变化与所用时间的比值来比较；也可以用导体棒在各个位置切割磁感线的有效速度（垂直于磁感应强度方向的速度分量）来比较磁通量的变化的快慢） ［问题4］该图中在线圈由甲到乙的过程中，ＡＢ边中的电流向什么方向？ＣＤ边中的电流向什么方向？［问题5］该图中在线圈由丙到丁的过程中，ＡＢ边中的电流向什么方向？ＣＤ边中的电流向什么方向？I０ t I ０t［问题6］线圈在什么位置时没有电流？在什么位置时电流最大？［问题7］线圈在什么位置感应电动势最大？在什么位置时感应电动势最小？ ［问题８］大致画出通过电流表的电流随时间变化的曲线（规定电流方向的正、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．将同学们画出的典型图象通过实物投影展示出来（包括画得理想的与有偏差的图象），由全班同学来发表自己的看法。
《交流电的产生和变化规律》教案
《交流电的产生和变化规律》教案一、教材分析（一）教材的地位和作用本课题选自人民邮电出版社出版的中等职业学校机电类规划教材《电工基础》第五章第一节，本节内容既是前面《磁与电》知识的综合运用，又是交流电知识的基础，具有承前启后的作用。
另外它与人们的生产和生活密切相关，是物理理论和规律应用于生产技术的典型例子，具有重要的现实意义。
（二）教学目标1.知识目标a.知道交流电和正弦交流电b.通过实验和分析使学生把握交变电流的产生过程，掌握交变电流的变化规律2.技能目标a. 通过讨论培养学生独立分析、解决问题的能力b.通过多媒体技术演示交流电产生过程，培养学生的观察分析能力。
3.情感目标a.师生双方共同探讨，研究培养科学的探索观和认识论，培养学生辩证的思想和辨析能力。
b.通过多种方式的运用，激发学生的学习兴趣。
（三）重点、难点教学重点：掌握交流电的产生和变化规律教学难点：理解交流电的产生原理二、教法设计：1、观察归纳法：为了使学生对交流电有更直观、感性的认识，提高学习的效率，突出教学重点，突破教学难点，我充分利用赏心悦目的多媒体效果，牢牢抓住学生的好奇心，引导学生观察分析，归纳总结交流电的特点，产生过程。
2、问题情景法教师在导入、讲授新课时，注重创设一定的物理情景，以便于激发学生的学习兴趣，启发学生思考。
3、采用多种教学形式在教学中，教师采用视频播放、课件展示、演示实验及学生分组实验等教学方式，激发学生的兴趣，并利用多媒体辅助分析演示实验及学生分组实验使学生获得更多的感性认识。
三、学习者特征分析职业学校的学生学习基础较差，缺乏良好的学习习惯，但他们思维活跃，对新鲜事物有强烈的好奇心，喜欢多媒体技术支持的学习环境，具有一定的分析能力、归纳能力，能够开展自主学习和合作学习。
所以在学法上，指导学生以自我研究为主，鼓励学生动脑想，大胆猜，增强学生的参与意识.四、教学过程<一>、课前准备1.学生分组:按照学生成绩互补原则，同时考虑他们性格差异等问题，组成学习小组。
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高二物理交变电流的产生和变化规律
作品来源：选用的教材是人民教育出版社2011年出版的物理选修3-2，供高二年级学生选修，作品内容来自此书的第五章交变电流的第一节交变电流。
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。
继续转动线框，当学生发现指针偏角最小，即此时线框平面与磁感线垂直。
我们把与磁感线垂直的平面称为中性面，线框处于中性面时通过的磁通量最大，感应电流、感应电动势为零。
为了能更加方便地说明问题，我们将立体图转化为平面图来分析。
甲图线框处于中性面，ab 边和cd 边不切割磁感线，线框中E 感＝0，I
感＝0， 乙图线框ab 边和cd 边都在切割磁感线，线框中产生感应电流，根据右手定则可知，感应电流是沿
abcd 方向流动的。
丙图（同甲图）
丁图线框ab 边和cd 边都在切割磁感线，线框中产生感应电流，根据右手定则可知，感应电流是沿dcba
方向流动的。
戊图（同甲图）
可以看出，线框每经过一次中性面，感应电流的方向就改变一次，因此线框每转动一周，
（甲） （乙）
（丙） （丁） （戊）
甲
戊
a(b) d(c)
乙
丙 d(c) 丁
感应电流的方向改变两次。
2．交变电流的图像和变化规律
定量分析线框转动一周过程中感应电动势大小随时间的变化关系。
设线框平面从中性面开始转动，角速度是ω，经时间t 线框转过的角度是ωt ，ab 边的线速度v 的方向跟磁感线方向的夹角也等于ωt ，ab 边的长度为L ，磁感强度为B ，则ab 边的感应电动势是
E ab ＝Blvsin ωt
Cd 边中的感应电动势跟ab 边中的感应电动势大小相同，且两边又是串联，所以这一瞬间整个线框中的感应电动势
e ＝2 Blvsin ωt 令E m ＝2 Blv 即e ＝E m sin ωt
i ＝e/R ＝E m sin ωt/R=I m sin ωt
总结：交变电流的大小和方向都随时间按正弦规律变化。
因此，交变电流的规律也可以用图像来表示。
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t ），纵坐标表示感应电动势e （感应电流I ）。
3、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
E -E
（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】一矩形线圈，面积为s ，匝数为N ，在场强为B 的匀强磁场中绕着中轴oo’做匀速转动，角速度为ω，磁场方向与转轴垂直，当线圈转到中性面开始计时，求：（1）线圈中感应电动势的最大值？（2）线圈中感应电动势随时间变化的表达式？（3）若线圈中的电阻为R ，则线圈中的电流的最大值为多少？ （4）线圈中的电流瞬时表达式
（三）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，俗称交流电。
2、交流电的变化规律感应电动势的瞬时表达式为e= Bs ωsin ωt=εm sin ωt 感应电流瞬时值表达式 i=I m sin ωt
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
ω
εωεεωωωωωωωNBs t NBs Ne N t Bs t l Bl e e t l Bl t Blv e e m ab cd =========感应电动式的最大值匝时当线圈为对于单匝线圈解：sin sin sin 2sin 2
sin )1(212
1ab
（四）作业布置: 1．认真阅读教材2．练习一（1）题
板书设计
1．交变电流的产生
（1）产生原理：线框在匀强磁场中转动
（2）过程分析
甲：S⊥B φmax＝BS，e＝0，中性面
乙：S∥B φmin＝0， e＝E m sinωt 电流a→b→c→d
丙：同甲
丁：电流d→c→b→a
中性面的特点：①φmax＝BS，e＝0
②电流在此改变方向
2．交变电流的变化规律
（1）公式e＝E m vsinωt E m＝2 Blv i＝I m sinωt I m,＝E m/R U＝U m vsinωt U m=I m R
（2）图象
E -E。