交流电教案高中物理

第一节交变电流的产生和变化规律

【教学目的】

（一）知识与技能：

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。

（二）过程与方法

过程：实验探究-启发引导-归纳总结-应用内化

方法：体现教师主导，学生主体。(引导学生观察现象，发现问题，解决问题，最终达到知识的构建和能力的提升)

（三）情感态度与价值观：培养学生的钻研精神和理论联系实际的能力。

【教学重点】交变电流产生的物理过程的分析及中性面的特点。

【教学难点】交变电流产生的物理过程的分析。

【教学器材】交流发电机、发电机模型、示波器、自制教学课件

【教学过程】

一．引入新课

演示实验：将小灯泡接在干电池的两端，小灯泡发光（亮暗程度不变）。将小灯泡接在

手摇发电机的两端，转动手柄，小灯泡会一闪一闪的。

提问：为什么小灯泡会一闪一闪的？

猜想：流过小灯泡的电流大小在不断的变化

提问：电流的方向改变了吗？

实验验证：将电流表串接入电路，发现电流表的指针在左右来回的摆动

结论：电流的大小和方向都在做周期性的变化——交流电

过渡：现代生产和生活中大都使用交流电。交流电有许多优点，今天我们学习交流电的

产生和变化规律

二．新课教学

（一）、交变电流的产生

提问：为什么发电机能够发电呢？

引导学生观察发电机结构：线圈在磁场中转动产生电流。（动画演示，展示模型）

教师采用提问的方式，引导学生在解答问题的过程中获取知识。

提问：1.线圈转动过程中，哪些边切割了磁感线？（ab，bc切割）

2.线框转到什么位置，产生感应电动势最小，什么位置，

感应电动势最大，为什么？

由实验知：线圈平面与磁感线垂直时，感应电动势最小，

线圈平面与磁感线平行时，感应电动势最大

师生共同活动分析原因： 基本思路：立体图——转化成平面图——标速度和磁场方向——定电动势大小

① 线圈平面与磁感线垂直时，导线速度方向与磁感线平行，线圈中没有感应电动势，没有 应电流。

强调指出：这时线圈平面所处的位置叫中性面

3.在中性面处感应电电动势的大小,磁通量，电流的方向有何特征？

引导学生分析：

（1）E=0

（2）.穿过线圈Φ最大

（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I 感方向改变两次

②线圈平面与磁感线平行时，速度方向与磁场方向垂直，感应电动势最大

4.图（b ）（d ）处感应电动势都是最大的，电流方向是否也相同呢？（根据实验模型分析）（方向相反）

5.线圈在转动过程中电流方向是如何改变的？

引导学生分析：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I 感方

向改变两次

（二）、交变电流的变化规律

1.数学表达式

过渡：上面我们研究了线圈在特殊位置时的电动势的大小，如果线圈从中性面开始计时，经过任意时间t ，此时的电动势又为多少呢？（动画演示）

解题步骤：（1）立体图转化成平面图

（2）标出ab 边，bc 边的速度方向

（3）求出感应电动势的大小和方向（分解速度）

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

又 εm =BS ω 感应电动势的瞬时表达式为e= εm sin 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R ，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 i=I m sin ωt

过渡：理论分析是否正确呢？还需要用实验验证

演示实验：将交流学生电源和示波器接成闭合回路，在示波器上显示出标准的正玄函数曲线

2.交流电的图像

t Bl t l Bl BLV e cd ωωωωsin 2

1sin 22===t

BS t Bl e ωωωωsin sin 2==t R

R e i m ωsin ε==t Bl t l Bl BLV e ab ωωωωsin 2

1sin 22===

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t），纵坐标表示感应电动势e（感应电流I），根据数学知识画出函数图像.

思考与讨论：如果从垂直于中性面的位置开始记时，还是正玄交流电吗？

总结：只有当线圈从中性面开始计时时，才是正玄交流电

正弦交变电流是一种最简单又最基本的交变电流，在实际应用中，还有其他的波形，他们的电动势随时间变化的规律是多种多样的（展示其他形式的交流电）

三、课堂练习：

关于交流发电机，下列说法正确的是（）

A、通过线圈平面的磁通量最大时，产生的感应电动势最大

B、线圈从中性面开始旋转９０o的过程中，e逐渐增大

C、线圈平面与中性面重合时，磁通量的变化率最大

D、线圈每旋转一周，线圈中的电流方向改变两次

四、小结（幻灯片）

五、作业（幻灯片）

六、板书设计