《三相正弦交流电路》教(学)案

第一节交流电的产生

一、教材分析

1、教材的地位和作用

本节课容节选自高等教育出版的全国中等职业学校规划教材《电工基础》第七章第一节，前一章主要讲了电磁感应。在此基础上，本章学习正弦交流电路，而本节是讲解交流电的产生。因此，本节容既是前章的总结，又是后面学习三相交流电路、对称三相交流电路中电压、电流和功率的计算方法的基础。

2、教学目标

（1）、知识目标

a、了解交流电动势的产生。

b、理解正弦交流电的特征。

c、了解交流电的波形图。

（2）、能力目标

a、培养学生观察能力、实验能力，思维能力。

b、培养学生运用所学知识解决实际问题的能力。

（3）、德育目标

a、培养学生勤于动脑、大胆实践、勇于探索的良好习惯。

b、指导学生树立辩证唯物主义世界观。

3、教学重点、难点

重点：

（1）、交流电产生的物理过程．使同学了解线圈在磁场中旋转一周的时间，电流的大小及方向是怎样变化的。

难点：

（1）、分析交流电的大小及方向时，线圈运动方向(v)与磁感强度B．之间的角度关系。

二、教法设计

1、重视问题情景的创设

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。

2、坚持以学生为中心

（1）、在得出交流电的波形图的教学过程中,我采用学生分组“引导探究性推理”的教学方法。

（2）、给学生提供多种机会应用他们所学的知识。

3、采用多种教学形式

在教学中，教师采用视频播放、课件展示及学生分组“引导探究性推理”（利用多媒体教具学具）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“引导探究性推理”，使学生获得更多的理性认识。

三、学法指导

1、强调“协作性学习”

学生在教师的组织和引导下，分组进行实验操作，通过观察、讨论、交流、协商、辩论等多种形式，来促进学生认知结构的“稳定性”、“清晰性”和“可利用性”。

2、强调“引导探究性学习”

学生在教师的引导下，通过动手实验、动脑分析，总结出楞次定律，化“验证”为“探索”，使学生有了单独获取知识的能力。

四、教学过程

1、创设情景，导入新课

英国物理学家法拉第历经十年的潜心实验、研究，终于实现他的伟大梦想：“转磁为电”。多媒体视频播放。无论是各种形式的发电，还是磁悬浮列车等高科技产品的使用，都是法拉第电磁感应现象的重要应用。他的这一伟大发现，极解放了生产力，推动了人类社会的飞速发展。那么,在发电厂里的电到底怎么产生呢?我们在使用的电到底是怎么样的呢?现在我们一起来研究一下，教师利用实验器具展示给学生们创设物理情景一:磁场中线圈abcd，在U型磁铁中缓缓转动。并向学生提出问题：闭合回路中有感应电流产生吗？特征如何？学生通过观察、分析,回答出：闭合回路中有感应电流的产生，感应电流的方向可以利用右手定则判定得出。教师继续利用课件展示向学生创设物理情景二:闭合圆形线圈转速加快。接着，教师继续提出：线圈中的感应电流有什么特征吗？学生同样经过观察、分析,回答出：线圈中的感应电流会快速的来回。这时，教师设疑并引入新课：这个来回摆动的电流到底是什么呢？这节课我们就一起来摸索一个电流，来觉察一个电流的特征——交流电（板书课题）。

2、科学猜想，设计实验

首先立疑设问，提出有启发性、耐人寻味的疑难问题:如何设计发电机实验模型。依照认知规律顺序，从感性到理性，先用演示开路，引人新课，并留下悬念:为什么手摇发电机上安的小灯泡是一闪一闪的?这不仅能激发学生学习兴趣，还可调动学生主动探索的积极性。

教师提出：如果你是世界上第一个研究线圈在磁场中旋转产生的感应电流人，猜想一下，这个感应电流会有哪些特征？

学生：在教师的引导下猜测、讨论、交流、辩论。

教师：根据学生猜测结果，归纳、总结出：这个感应电流的大小在一定围波动,波动的快慢与线圈转速的快慢有关。

教师：那交流电是什么样子的呢？

用示波器看正弦交流波形、锯齿波形及方波

波形。

指出：这些都属交流电。

对比提问：这是不是交流电？告诉同学这是脉动直流．电流的强弱虽然变化，但方向没变。

板书：“强度和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交流电”．

提出问题：这种交变电流是怎样产生的呢？

3、利用多媒体，探究电流的产生

（1）、首先对图做一些说明．

①线圈所在磁场为匀强磁场。由磁铁产生的。

②设线圈为矩形线圈。

线圈abcd 为图中线圈水平放置时的图景，线圈平面与磁感线垂直．图1中abcd 所在位置为中性面。

规定t=0的时刻为图中线圈所在的位置为起始时刻，即由中性面开始，逆时针方向转动。 a

d b

c

现在再注意观察线圈转动时线圈中的电流特性。

1）首先观察线圈中电流方向，从这个位置（中性面）开始转动，注意观察线圈ab边、cd边及电路中的电流方向有什么特点？（注：观察到线圈中电流方向是变化的，这是计算机模拟的优点，任何实验都做不到这点。这是交流电特性之一，一定要使学生观察到）

再注意观察：线圈从什么位置开始改变电流方向？这个位置非常重要，常用它作为线圈位置的参照位置，给它起个名叫“中性面”，打开“中性面”。（注：这也只有计算机模拟才能实现。）

2）现在请观察电流强度。注意观察电流表指针位置有什么特点？（应观察到指针位置是在不断变化的。）这个特点反映了什么？（这个特点反映了交流电的第二个特性：交流电流的强度也是在不断变化的，要使学生观察到）。

再观察电流强度与线圈位置的关系：现在先观察线圈在什么位置电流最小？在什么位置电流最大？（要求学生观察到在中性面时电流最小，与中性面垂直时电流最大）。

在结合挂图及课本中插图引导学生总结规律。

总结：交流发电机产生的是交变电流，电流强度与电流方向都是随时间做周期性变化的。思考：当线圈在磁场中旋转一周时，交流电方向改变几次？电流强度改变几次？

角速度是ω，单位是rad/s。经过时间t后，线圈转过的角度是ωt。这时候ab边在速度方向与磁感线方向间的夹角也等于ωt。设ab边长为l，磁场的磁感应强度是B，那么ab边中的感应电动势为：Blvsinωt，cd边的感应电动势跟ab边中的大小相同，又是串联一起，所以，这一瞬间整个线圈的感应电动势：

e=2Blvsinωt

当线圈平面转到与磁感线平行的位置时，ab边和cd边的线速度方向和磁感线垂直，即ab边和cd边都垂直切割磁感线，由于ωt=π/2，sinωt=1。