人教版选修3-2 5.1交变电流 教案(6)
高中物理选修3-2人教版学案设计 5.1《交变电流》
交变电流诱学·导入·点拨材料：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。
今天无论是生产还是生活等各方面都离不开电。
我们日常生活中的用电器数不胜数，比如电灯、电话、电视机、空调、冰箱、洗衣机、电磁炉、微波炉等等这些家用电器所使用的都是交流电。
问题：由电池产生的电流，是大小和方向保持不变的直流电，我现实生活中所使用的交流电是如何从发电厂产生的呢？交流电和直流电还有哪些相同和不同的性质呢?导入点拨：由生活中所使用的交流电联系到发电厂是如何产生交变电流的，那么这种电流和必修中所学的稳恒电流有一定的区别和联系。
知识·巧学·升华一、交变电流1.直流电：方向不随时间做周期性变化的电流。
简称：直流符号：DC2.交变电流：大小和方向均随时间做周期性变化的电流。
简称：交流符号：AC3.正弦交流电：按正弦规律变化的交变电流叫正弦交变电流。
要点提示方向随时间做周期性变化是交流电的最主要特征，也是交变电流和直流电的根本区别。
交变电流的典型特征是电流方向变化，其大小可能不变，如矩形交变电流的方向变化但大小不变，是交变电流。
4.电流的分类：按大小和方向的变化规律，可将电流作如下的分类：恒定电流大小方向均恒定直流非恒定电流仅方向恒定正弦交变电流按正弦规律变化的交变电流交流非正弦交变电流不按正弦规律变化的交变电流方向随时间做周期性变化是交流电的最重要特征。
恒定电流仅仅是直流中的一种；同样，交变电流也并不都是正弦交变电流，正弦交变电流的特殊规律不能适用所有交流电。
二、交变电流的产生1.交变电流产生的实验探究如图甲所示，利用手摇式发电机模型探究交变电流的产生过程。
手摇式发电机和灯泡电流计连接构成闭合回路。
发电机的原理：线圈abcd处在磁场中，线圈的ab边和cd边连在金属滑环上；用导体做的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接，如图乙。
2020-2021学年物理人教版选修3-2学案：5.1 交变电流 Word版含解析
第五章交变电流1交变电流1．交变电流(1)交变电流(俗称交流)：大小和方向都随时间做周期性变化的电流．(2)正弦交变电流：随时间按正弦规律变化的交变电流．在日常生活中，手电筒和日光灯是家庭中必备的照明工具，但给两用电器提供电能的电源是不同的，它们产生的电流相同吗？提示：不相同．电源有交流和直流之分．电池是直流电源，它提供的是直流电；家庭照明电路给日光灯提供的是交变电流，其典型特征是电流方向发生变化．2．交变电流的产生(1)两个位置：中性面位置及与中性面垂直的位置图示位置中性面位置与中性面垂直的位置特点B⊥S，Φ＝BS最大，感应电流为0，方向变化B∥S，Φ＝0最小，感应电流最大，方向不变(2)过程分析归纳线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，产生的感应电流大小、方向都随时间做周期性的变化，即产生了交变流电．3．正弦交变电流的变化规律当闭合线圈由中性面位置(图中O1O2位置)开始在匀强磁场中匀速转动时，根据法拉第电磁感应定律，线圈中产生的感应电动势随时间而变化的函数是正弦函数．(1)函数特点瞬时电动势e＝E m sinωt瞬时电流i＝I m sinωt瞬时电压u＝U m sinωt其中E m、I m、U m分别表示电动势、电流、电压的峰值．(2)图象特点按正弦规律变化的交变电流，其图象是一条正弦曲线，如图所示．给你一块磁铁，你怎样判断白炽灯发光时用的是直流电还是交变电流？提示：把磁极靠近白炽灯，如果用的是直流电，灯丝不会抖动；如果灯丝中通有交变电流，则灯丝受到变化的安培力，灯丝会抖动.考点一交变电流的产生解答本题的关键是掌握中性面的特点．[★答案★] B[解析] 本题的解答思路如下： 中性面⎩⎪⎨⎪⎧ 线圈平面与磁感线垂直的位置→选项A 错误磁通量最大→选项B 正确磁通量的变化率为零→选项C 、D 错误总结提能 对于线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的情况，当穿过线圈的磁通量最大时，磁通量的变化率为零，线圈中的感应电动势为零；当穿过线圈的磁通量为零时，磁通量的变化率最大，线圈中的感应电动势也最大．如图所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框．在下列四种情况下，线框中会产生感应电流的是( C )A ．如图甲所示，保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中左右运动B ．如图乙所示，保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中上下运动C ．如图丙所示，线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB 转动D ．如图丁所示，线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD 转动解析：保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中左右运动，磁通量一直为零，故磁通量不变，无感应电流，选项A 错误；保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中上下运动，磁通量一直为零，故磁通量不变，无感应电流，选项B 错误；线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB 转动，磁通量周期性地改变，故一定有感应电流，故选项C 正确；线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD 转动，磁通量一直为零，故磁通量不变，无感应电流，选项D 错误．2．求解线圈转动过程中的平均值(1)线圈在转动过程中某一段时间内或从一个位置到另一个位置的过程中所产生的电动势，称为平均电动势，它不等于始、末两时刻瞬时值的平均值，必须用法拉第电磁感应定律计算，即E ＝n ΔΦΔt. (2)计算交变电流在某段时间内通过导体横截面的电荷量，必须用平均值，即Q ＝I Δt (式中I ＝ER ＋r )． (3)在交变电流的图象中，图象与横轴(t 轴)所围面积跟时间的比值，即为交变电流的平均值．【例2】 如图所示，匀强磁场的磁感应强度B ＝0.1 T ，矩形线圈的匝数N ＝100，边长ab ＝0.2 m ，bc ＝0.5 m ，以角速度ω＝100π rad/s 绕垂直于磁感线的对称轴OO ′匀速转动．若从线圈平面通过中性面时开始计时，求：(1)线圈中感应电动势的瞬时值表达式．(2)由t ＝0至t ＝T 4过程中的平均感应电动势E .解答本题时应注意以下两点：(1)本题是从线圈通过中性面时开始计时的，应运用公式e ＝E m sin ωt 求感应电动势的瞬时值表达式；(2)求感应电动势的平均值时应利用公式E ＝n ΔΦΔt进行计算． [★答案★] (1)e ＝100πsin100πt V (2)E ＝200 V[解析] (1)从线圈平面通过中性面时开始计时，线圈中感应电动势的瞬时值e ＝E m sin ωt又E m ＝NBSω＝100×0.1×0.2×0.5×100π V ＝100π V所以e ＝E m sin ωt＝100πsin100πt V(2)由法拉第电磁感应定律，t ＝0至t ＝T 4过程中的平均感应电动势为E ＝N ΔΦΔt ＝N BS π2ω＝2πNBSω 代入数据，解得E ＝200 V .总结提能 (1)求解感应电动势的瞬时值表达式时，一定要注意开始计时时线圈的位置，从不同位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式不同．(2)求解感应电动势的平均值时，应利用法拉第电磁感应定律E ＝n ΔΦΔt进行计算．如图所示，线圈的面积是0.05 m 2，共100匝，匀强磁场的磁感应强度B ＝1πT ，当线圈以300 r/min 的转速匀速旋转时，求：(1)若从线圈的中性面开始计时，写出线圈中感应电动势瞬时值表达式．(2)从中性面开始计时，线圈转过130s 时电动势瞬时值多大？ (3)由图示位置转过60°角的过程产生的平均感应电动势为多少？ ★答案★：(1)e ＝50sin(10πt ) V (2)43.3 V (3)23.9 V解析：(1)n ＝300 r/min ＝5 r/s ，因为从中性面开始转动，并且求的是瞬时值，故e ＝E m sin ωt ＝NBS ·2πn sin(2πnt )＝50sin(10πt ) V (2)当t ＝130 s 时，e ＝50sin(10π×130) V ≈43.3 V (3)平均感应电动势应该根据E ＝N ΔΦΔt计算 E ＝N ΔΦΔt ＝NBS (1－cos60°)16T ≈23.9 V . 考点三 正弦式交变电流图象的应用1．从正弦式交变电流的图象上可以确定的信息从如图所示的交变电流的e －t 图象上可以确定以下信息：(1)可以读出电动势的峰值E m .(2)可根据线圈转至中性面时电动势为零的特点，确定线圈处于中性面的时刻(O 、t 2、t 4时刻)，确定了该时刻，也就确定了磁通量最大的时刻和磁通量变化率最小的时刻．(3)可根据线圈转至与磁场平行时感应电动势最大的特点，确定线圈与中性面垂直的时刻(t 1和t 3时刻)，此时刻也就是磁通量为零的时刻和磁通量变化率最大的时刻．(4)可以确定某一时刻电动势大小以及某一时刻电动势的变化趋势．2．分析图象问题时要注意的问题(1)对物理图象的分析要注意以下要点：一看，看“轴”、看“线”、看“斜率”、看“点”；二变，掌握“图与图”“图与式”和“图与物”之间的变通能力； 三判，在此基础上进行正确的分析、判断．(2)因交变电流i 随时间t 的变化规律不再是简单的正比例(线性)关系，故需借助图象法来分析研究，这比单纯用代数的方法显得更为直观、简捷．(3)对于正弦交变电流的变化规律，不应只从其随时间按正弦规律变化这一点去认识，还应看到交流电动势随线圈在匀强磁场中随空间位置的变化而变化，随线圈的磁通量变化而变化．【例3】[多选]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匀速转动，线圈中的感应电动势e随时间t变化的规律如下图所示，则下列说法正确的是()A．图中是从线圈平面与磁场方向平行时开始计时的B．t1和t3时刻穿过线圈的磁通量为零C．t1和t3时刻穿过线圈的磁通量的变化率为零D．感应电动势e的方向变化时，穿过线圈的磁通量最大解答本题的基本思路如下：图象按余弦规律变化→线圈从与中性面垂直的位置开始转动t1和t3时刻电动势为零→线圈处于中性面位置，磁通量最大，磁通量的变化率为零[★答案★]ACD[解析]由题图可知，当t＝0时，感应电动势最大，说明穿过线圈的磁通量的变化率最大，磁通量为零，即是从线圈平面与磁场方向平行时开始计时的，选项A正确；t1、t3时刻感应电动势为零，穿过线圈的磁通量的变化率为零，磁通量最大，选项B错误，C正确；感应电动势e的方向变化时，线圈通过中性面，穿过线圈的磁通量最大，选项D正确．总结提能解答图象类问题时要注意以下两个方面：(1)注意横、纵坐标轴表示的物理量，以及图象上的特殊位置；(2)要把图象与线圈的转动过程对应起来．电磁脉冲传感器是汽车防抱死刹车(ABS)系统的关键装置，它能测定车轮是否还在转动．如果测出车轮不再转动，就会自动放松制动机构，让轮子仍保持缓慢转动状态．下图甲中，B是一根永久磁铁，外面绕有线圈，左端靠近一个铁质齿轮，齿轮与转动的车轮是同步的．下图乙是车轮转速为n时输出电流随时间变化的图象．若车轮转速变为n2，则其图象应为下图中的(C)解析：车轮转速减慢，角速度减小，根据法拉第电磁感应定律可知，感应电流变小，电流变化的周期变大，故C正确.1．[多选]下图所示图象中属于交变电流的是(ABC)解析：图A、B、C中e的方向均发生了变化，故它们属于交流电．正确★答案★为A、B、C.2．[多选]下图中哪些情况，线圈中产生了交变电流(BCD)解析：B、C、D中线圈产生的感应电流方向均发生变化，故产生交变电流，A中不产生感应电流．3．如图所示，一匝数为N的矩形线圈面积为S，在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω匀速转动，从图示位置转过90°时电动势是(B)A．NBSωB．0C．BSωD．NBSωcos(ωt＋90°)解析：因闭合线圈从图示位置即垂直于中性面的位置开始转动，所以电动势的表达式为e＝E m cosωt，又ωt＝90°，故A、C、D错．4.处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab垂直，在t＝0时刻，线圈平面与纸面重合(如图所示)，线圈的cd边离开纸面向外运动，若规定由a→b→c→d→a方向的感应电流方向为正，则能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图象是下图中的(C)解析：分析交变电流的图象问题应注意图线上某一时刻对应线圈在磁场中的位置，将图线描述的变化过程对应到线圈所处的具体位置是分析本题的关键，线圈在图示位置时磁通量为零，但感应电流为最大值；再由楞次定律可判断线圈在转过90°的过程中，感应电流方向为正，故选项C正确．5．利用DIS(数字化信息处理系统)探究手摇发电机(如图所示)的线圈产生的交变电流．实验步骤为：①将电压传感器接入数据采集器；②电压传感器的测量夹与发电机的输出端并联； ③点击“数据采集设置”设定“采样点时间间隔”； ④缓慢摇动发电机的手柄，观察工作界面上的信号．(1)工作界面上出现的电压波形如图所示，从图中可以看出，手摇发电机产生的电压波形不是正弦波，其原因是转子不是在匀强磁场中转动(或发电机的转速不均匀)．(写出一条即可)(2)研究交变电流的波形，发现在用手摇动发电机手柄的2 min 内屏上出现了61个向上的“尖峰”，则交变电流的平均周期为T ＝2 s ；如果发电机手摇大轮的半径是转子小轮半径的2倍，则手摇大轮转动的平均角速度ω＝0.5π rad/s.解析：(1)只有线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的交变电流才是标准的正弦式交变电流，手摇发电机的磁场是由条形磁铁产生的，所以不是匀强磁场；由于是手摇转动，转速难以保持恒定．(2)屏上每出现一次向上尖峰，就代表经过了一个周期，2 min 内屏上出现了61个向上的尖峰，表明周期T ＝2×6061－1 s ＝2 s ；大轮角速度等于小轮角速度的一半，所以大轮角速度ω＝2πT ×12＝0.5π rad/s.感谢您的下载!快乐分享，知识无限！。
高中物理5.1交变电流导学案新人教版选修3-2
5.1交变电流【要点导学】交变电流的产生.变化规律和基本物理量：1．交变电流：______和____都随时间做周期性变化的电流为交变电流.2、交变电流的产生：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动时产生正弦交变电流.若线圈绕平行于磁感线的轴转动，则不产生感应电动势.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，将经过两个特殊位置，其特点分别是：(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：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=E m sinωt，其中E m=2NBL v=NBωS；i=I m sinωt，其中I m=E m/R。
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=E m sinωt，其中E m=2NBL v=NBωS；i=I m sinωt，其中I m=E m/R。
例1、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：（）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最大；D.线圈中感应电动势的方向突变。
例2、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，当线圈转到中性面位置开始计时，求：（1）线圈中感应电动势的最大值？写出线圈中感应电动势随时间变化的表达式？（2）若线圈中的电阻为R，则线圈中的电流的最大值为多少？写出线圈中的电流瞬时表达式。
解析：变式训练：一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电动势的最大值为311V，线圈在磁场中转动的角速度是100πrad/s。
高二下学期物理人教版选修3-2 第5章第1节交变电流教案
5.1 交变电流教学设计一、基本信息课名 5.1 交变电流学科（版本）人教版高中物理选修3－2 章节第五章第一节学时一课时年级高二二、教材分析物理教材我们选用的是人教版，人教版物理选修3-2是针对理科班设计的物理必修课，课本重视物理知识板块的完整性和物理规律的内在联系，用多种演示实验和现实应用实例尽量充分揭示物理规律的内涵，应该说这对理科班学生深入理解物理规律，完整掌握物理知识板块都做好了充分铺垫。
教材注重知识的前后联系和推理演化，注重学生的自主学习和探究性学习，非常适合理科班学生提高思维能力，形成学科素养。
这节《交变电流》是教材电磁板块第五章第一节内容，是电磁理论在现实生活应用的典范。
电能是我们生活每时每刻都离不开的最重要的能量来源，交变电流是电能的利用和远距离传输的基础。
这节《交变电流》主要介绍交变电流的特性，产生原理和表达式。
课本通过手摇发电机的发电，增强学生对交变电流方向不断变化的理解；通过交流发电机的示意图引导学生探究交变电流的产生过程，同时利用分层设问的形式，锻炼了学生利用第四章电磁感应原理自行解决新情景物理问题的能力。
课本给出了正弦式交流电的表达式，并对峰值，瞬时值等概念做了强调。
最后课本以课外阅读的形式，对交流发电机做了深入介绍。
课本沿着从感性到理性，从定性到定量的思路，试着引导学生通过自学和探究最终对交变电流建立起完整清晰的印象。
三、学习者分析从生活中来，到生活中去，交变电流其实对学生来说不陌生，家庭电路中的交流电每天都接触，学生有一定的认识基础。
通过生活中的用电引入，从学生熟悉的事物入手，这样，既符合他们的认知规律，又使他们有亲切感，感觉物理就在身边，激发兴趣。
通过一年多的物理学习，宏志班的学生基本掌握了学习物理的技巧和能力，本班学生物理知识基础扎实，导学案能够积极主动的完成。
这节《交变电流》是继电磁感应学习之后，第一次利用所学知识理论，解决实际问题的尝试。
通过这节知识的学习，他们会学到一些新的物理概念，并深化和扩展原有知识的内涵。
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选修3-2第五章第1节《交变电流》教设计一、教材分析交变电流知识对生产和生活关系密切，有广泛的应用，考虑到高中阶段只对交流电的产生、描述方法、基本规律作简要的介绍，这些知识是已过的电磁感应的引伸，所以在教过程中对开阔生思路、提高能力是很有好处的。
为了适应生的接受能力，教材采取从感性到性、从定性到定量逐渐深入的方法讲述这个问题教材先用教具演示矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生交流电，以展示交流电是怎样产生的并强调让生观察教材图5．１－３所示线圈通过甲、乙、丙、丁四个特殊位置时，电流表指针变的情况，分析电动势和电流方向的变，这样生就会对电动势和电流的变情况有个大致的了解然后让生用右手定则独立分析线圈中电动势和电流的方向这样能充分调动生的积极性,培养生的观察和分析能力关于交变电流的变规律,教材利用上章过的法拉第电磁感应定律引导生进行推导,得出感应电动势的瞬时值和最大值的表达式,进而根据闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律推出电流与电压瞬时值与最大值的表达式二、教目标1、知识目标（1）知道什么是交变流电。
并解交变电流的产生原，知道什么是中性面（2）掌握交变电流的变规律，及表示方法（3）解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义（4）知道几种常见的交变电流。
如正弦式交变电流、锯齿形交变电流、矩形脉冲电流。
2、能力目标（1）掌握描述物量的三种基本方法（文字法、公式法、图象法）（2）培养生观察能力，空间想象能力以及将立体图转为平面图形的能力（3）培养生运用知识解决处物问题的能力3、情感、态度和价值观目标结合实际情况培养生论联系实际的思想三、教重点难点重点：1、交变电流产生的物过程的分析2、交变电流的变规律的图象描述。
难点：１、交变电流的变规律及应用２、图象与实际发动机转动时的一一对应关系的解。
四、情分析生已经习了电磁感应，解了导体切割磁场会产生电动势。
在此基础上习交变电流，对于解还是很符合生的认知规律的。
但这是新的概念，鉴于生接受能力的不同，讲解时还需详细，加强引导。
完整word版新人教版高中物理选修32第五章《交变电流》教案
课题教学目的重难点授课方法教学新人教版高中物理选修3－ 2 第五章《交变电流》优选授课设计§5.1 交变电流课型新授课课时 1（一）知识与技术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．理解交变电流的瞬市价和最大值及中性面的正确含义。
（二）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变成平面图形的能力。
3．培养学生运用数学知识解决物理问题的能力。
（三）感情、态度与价值观培养学生用辩证唯物主义的见解认识问题。
授课重点交变电流产生的物理过程的剖析。
★ 授课难点交变电流的变化规律及应用。
经过演示实验，引导学生观察现象、剖析实验教师活动学生活动【预习导引】学生思虑预习引导的两1. 恒定电流的定义是什么？直流电的定义是什么？个问题？（3分钟）2. 我们依照什么来定义直流电和恒定电流的？教师指导学生阅读课本完成 1、2 两题（4 分钟）【新课授课】一、交变电流学生思虑并议论右侧的1.定义：四个问题（10分钟）2.试议论交变电流与恒定电流和直流电的差异是什么？二、交变电流的产生右图为交流电发电机的表示图，线圈所在磁场为匀强磁场，设矩形线圈 ABCD 以角速度ω绕 oo'轴、从线圈平面跟磁感线垂直的地址开始做逆时针过方向转动．1．开始时，线圈可否切割磁感线？线圈中感应电动势为多大？此时磁通量多大？方向怎样？2.经过时间 t 线圈转过的角度为多大？，此时 ab 边的线速度 v 方向跟磁感线方向夹角为多大，设 ab 边的长度为 l ，bd 边的长度为 l'，线圈中感觉电动势怎么计算？电流方向怎样判断？此时磁通量多大？程方向怎样？教3.当线圈转过 T/4 时间，线圈平面转到跟磁感学生剖析解决练习一并线平行的地址，ω t=π/2，sinωt =1，ab 边和 cd 边总结思路（ 4都垂直切割磁感线，线圈中感觉电动势最大，用E m来表示， E m=NBSω．（怎样获取的？）则线圈经过任意地址时，感觉电动势的瞬市价：e =E m sinω t，可见，线圈里产生的感觉电动势是按正弦规律变化的。
物理51《交变电流》教案(新人教版选修3-2)
高考资源网5．1 交变电流教学目标〔一〕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。
〔二〕过程与方法1．掌握描述物理量的三种根本方法〔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。
〔三〕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教学重点、难点交变电流产生的物理过程的分析。
难点:交变电流的变化规律及应用。
教学方法演示法、分析法、归纳法。
教具手摇单相发电机、小灯泡、示波器、多媒体教学课件、示教用大的电流表课型新授课课时方案1课时教学过程〔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〔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以下图。
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。
人教版选修3-2导学案设计：5.1-交变电流(无答案)
交变电流1．理解交变电流的产生原理，掌握交变电流的变化规律．学习目标2．知道正弦式电流的图象．3．知道沟通发电机的结构和分类．要点：交变电流的变化规律学习重难点难点：交变电流的产生原理朗读预热备注1．定义：大小和方向随时间作周期性变化的电流叫做交变电流，简称沟通．说明：方向随时间周期性变化是交变电流的最重要的特色．2．正弦式电流（ 1）定义：随时间按正弦规律变化的电流叫做正弦式电流．说明：①在我国工农业生产及生活中使用的交变电流都是正弦式电流，但并不是只有按正弦规律变化的电流才叫交变电流．②正弦式交变电流的图象是正弦曲线（ 2）正弦式电流产生：当线圈在匀强磁场中绕平行于磁场方向的轴做匀速转动时，线圈中就产生正弦式电流．（ 3）正弦式电流的规律：假设线圈从跟磁感线垂直的平面（也叫中性面）开始转动，则产生的交变电流的刹时价表达式为i ＝ I m sinωt ；电动势刹时价的表达式为 e＝ E sinωt ；电压刹时价表达式为u＝ U sinωt 。
m m二、中性面1．定义：与磁感线垂直的平面叫做中性面．2．中性面特色：（ 1）穿过线圈的磁通量Φ最大；（ 2）磁通量的变化率最小；（3）电动势e及电流I均为零；（ 4）线圈经此地点电流方向发生改变．说明：除中性面以外，在沟通电产生过程中还有一个特别地点，那就是与磁感线平行的平面（或叫与中性面垂直的平面）．该平面的特色：（ 1）穿过线圈的磁通量最小（Φ＝0）；（2）磁通量的变化率最大；展现导入汽车上常用的沟通发电机三峡电站大型发电机组思虑：大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流，试判断：如图所示，表示交变电流的图象是()研究准备教材P18：如图矩形线圈在匀强磁场中绕OO'轴转动时，线圈中的感觉电动势能否变化：为何？设线圈的两个边长分别是L1和 L2，转动时角速度是ω，磁场的磁感觉强度为B。
试证明：在图示地点时，线圈中的感觉电动势为E=BSω , 式中 S= L 1L2，为线圈面积。
高中物理《交变电流》教案6 新人教版选修3-2
第一节交变电流的产生教学目的：l、交变电流的产生即变化规律。
2、会用公式和图像表示交变电流。
3、培养学生观察实验能力和思维能力。
教学准备：交流发电机模型、演示电流表、教学过程：一、知识回顾教师：如何产生感应电流？请运用电磁感应的知识，设计一个发电机模型。
学生设计：让矩形线圈在匀强磁场中匀速转动。
二、新课教学：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[演示2]：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（a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900时（b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900时（c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900时，处于图d位置，ab、cd边的瞬时速度方向，跟线圈经过图（b）位置时的速度方向相反，产生的感应电动势方向也跟在（图b）位置相反。
（5）再转过900线圈处于起始位置（e图），与a图位置相同，线圈中没有感应电动势。
小结：线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次，因此线圈转动一周，感应电流的方向改变两次。
提出问题：线圈中的感应电动势的大小如何变化呢？在场强为B的匀强磁场中，矩形线圈边长为L，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。
最新精编高中人教版选修3-2高中物理第5章5-1交变电流的产生和变化规律公开课优质课教学设计
第五章交变电流●本章概述本章讲述交变电流知识，是前面过的电和磁的知识的发展和应用，并且与生产和生活有密切关系本章重点内容是：交变电流的产生原理和变化规律，交变电流的性质和特点，变压器的工作原理，交变电流的传输及应用这些知识点是高考命题率较高的知识点与直流电相比，交变电流有许多优点，交变电流可以利用升压变压器升高或降低电压，便于远距离输送，可以驱动结构简单运行可靠的感应电动机。
为了有利生习交流电的特点，更好的区分交流与直流，本章还介绍了电感和电容在交变电流中的作用，使生了解感抗与容抗的有关知识本章可分为三个单元：第一单元：第一节和第二节，讲交变电流的产生和描述第二单元：第三节，讲电感和电容对交变电流的作用第三单元：第四节和第五节，讲变压器和电能的输送第一节交变电流●本节教材分析为了适应生的接受能力，教材采取从感性到理性、从定性到定量逐渐深入的方法讲述这个问题教材先用教具演示矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生交流电，以展示交流电是怎样产生的并强调让生观察教材图17—2所示线圈通过五个特殊位置时，电流表指针变化的情况，分析电动势和电流方向的变化，这样生就会对电动势和电流的变化情况有个大致的了解然后让生用右手定则独立分析线圈中电动势和电流的方向这样能充分调动生的积极性,培养生的观察和分析能力关于交变电流的变化规律,教材利用上章过的法拉第电磁感应定律引导生进行推导,得出感应电动势的瞬时值和最大值的表达式,进而根据闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律推出电流与电压瞬时值与最大值的表达式用图表表示交流电的变化规律是一种重要的方法,这种方法直观、形象,生容易接受这样做也是为后面用图象表示三相交流电准备条件,在电磁波的教中还要用到图象的方法在介绍了交流电的周期和频率后,可通过练习巩固生对交流电图象的认识在本节生第一次接触到许多新名词,如交流电、正弦交流电、中性面、瞬时值、最大值等要让生搞清楚这些名词的准确含义要使生了解交流电有许多种,正弦交流电是其中简单的一种,在本章教材中常把正弦交流电简称交流电要使生明确中性面是指与磁场方向垂直的平面中性面的特点是线圈位于中性面时,电动势为零;线圈通过中性面时,电动势的方向要改变要向生指出,一般技书中都用小写字母表示瞬时值,用大写字母并加脚标，表示最大值●教目标一、知识目标1使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二、技能目标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培养生运用数知识解决物理问题的能力三、情感态度目标培养生理论联系实际的思想●教重点交变电流产生的物理过程的分析●教难点交变电流的变化规律及应用●教方法演示法、分析法、归纳法●教用具手摇单相发电机、小灯泡、示波器、多媒体教课件、示教用大的电流表●课时安排1课时●教过程一、引入新课［师］出示单相交流发电机，引导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?［生］小灯泡一闪一闪的［师］再将手摇发电机模型与示教电流表组成闭合电路,当线框缓慢转动(或快速摆动)时,观察到什么?［生］电流表指针左右摆动［师］线圈里产生的是什么样的电流？请同们阅读教材后回答［生］转动的线圈里产生了大小和方向都随时间做周期性变化的交变电流［师］现代生产和生活中大都使用交流电交流电有许多优点，今天我们习交流电的产生和变化规律二、新课教1交变电流的产生［师］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？［生］对这个问题有浓厚的兴趣,讨论热烈［师］多媒体课件打出下图当bcd线圈在磁场中绕OO′轴转动时,哪些边切割磁感线?［生］b与cd［师］当b边向右、cd边向左运动时,线圈中感应电流的方向如何?［生］感应电流是沿着→b→c→d→方向流动的［师］当b边向左、cd边向右运动时,线圈中感应电流的方向如何?［生］感应电流是沿着d→c→b→→d方向流动的［师］正是这两种情况交替出现,在线圈中产生了交变电流当线圈转到什么位置时,产生的感应电动势最大?［生］线圈平面与磁感线平行时,b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［师］线圈转到什么位置时,产生的感应电动势最小?［生］当线圈平面跟磁感线垂直时,b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［师］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位置(2)线圈处于中性面位置时,穿过线圈Φ最大,但tΔΔ =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,线圈转过的角度是ω,b边的线速度v的方向跟磁感线方向间的夹角也等于ω,如右图所示设b边长为L1,bc边长L2,磁感应强度为B,这时b边产生的感应电动势多大?［生］b =BL1vω=BL1·22Lωω=21BL1L2ω［师］cd边中产生的感应电动势跟b边中产生的感应电动势大小相同,又是串联在一起,此时整个线框中感应电动势多大?［生］=b +cd =BL 1L 2ωω［师］若线圈有N 匝时,相当于N 个完全相同的电串联,=NBL 1L 2ωω,令E =NBL 1L 2ω,叫做感应电动势的最大值,叫做感应电动势的瞬时值请同们阅读教材,了解感应电流的最大值和瞬时值［生］根据闭合电路欧姆定律,感应电流的最大值I =rR E m ,感应电流的瞬时值=I ω ［师］电路的某一段上电压的瞬时值与最大值等于什么?［生］根据部分电路欧姆定律,电压的最大值U =IR ,电压的瞬时值U =U ω［师］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表示,如下图所示3几种常见的交变电波形三、小结本节课主要习了以下几个问题：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=NBSωω,感应电动势的最大值为E=NBSω3中性面的特点：磁通量最大为Φ，但=0四、作业（略）五、板书设计六、本节优化训练设计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随时间的变化如图所示，则下列说法中正确的是时刻通过线圈的磁通量为零A1B时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大2时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大3D每当电动势E变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大2一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电动势的最大值为311 V，线圈在磁场中转动的角速度是100πrd/（1）写出感应电动势的瞬时值表达式（2）若该发电机只与含电阻的负载组成闭合电路，电路中的总电阻为100 Ω，试写出通过负载的电流强度的瞬时表达式在=1201 时电流强度的瞬时值为多少？3一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生交流电压为=2202100π V ，则 A 它的频率是50 Hz B 当=0时，线圈平面与中性面重合电压的平均值是220 VD 当=2001 时，电压达到最大值 4交流发电机工作时的电动势的变化规律为=E ω ，如果转子的转速提高1倍，其他条件不变，则电动势的变化规律将变化为A=E 2ωB=2E 2ω=2E 4ωD=2E ω参考答案：1D2解析：因为电动势的最大值E =311 V ，角速度ω=100 π rd/，所以电动势的瞬时值表达式是=311100π V根据欧姆定律，电路中电流强度的最大值为I =100311 R E m A=311 A ，所以通过负载的电流强度的瞬时值表达式是=311100π A当=1201 时，电流的瞬时值为=311(100π·1201)=311×21A=155 A 3ABD4B●备课资料 1抽水蓄能发电电被称为现代文明的血液一天当中的不同时段,比如生产、生活最忙碌的时候,与夜晚夜深人静之际,对电的使用量往往相差十分悬殊而电力又不能直接大量贮存这就要求电具有灵活的调节能力,在高峰时增加供电,而在低谷时又减少供电否则电的电压就会与标准不符,不仅用户无法正常用电,电的运行安全也会受到威胁水电、火电、核电是目前电大规模发电的主要形式,也是电调节的主要形式其中水电机组开停机迅速,调节能力最强;而火电机组从开机到满负荷工作或反之运行的时间往往需要近10个小时,跟不上内的负荷变化,调节能力很差;而核电机组由于技术和安全方面的原因,基本上没有调节能力华北电占装机容量97%以上的是火电机组华北属于缺电地区,用电高峰时全部机组满负荷运行也难以满足用电需求,所以不得不频繁地拉闸限电;而在低谷时电内又有大量过剩的电能需要削减那么,是否可以把低谷的剩余电量贮存起,补充高峰时的供电不足,从而提高华北电的调节能力呢?循着这样的思路,1992年9月,十三陵抽水蓄能电站破土动工了从工程结构上说,抽水蓄能电站包括两个具有水平垂直高差的水库,分别叫作上水库和下水库十三陵抽水蓄能电站的下水库是早已建成的十三陵水库;上水库建在十三陵水库左岸蟒山后面的上寺沟内上下水库间的落差有480 上水库的总库容为400万立方米上下水库之间的山体内建有地下厂房和附属洞室,装备了既可做水泵也可做水轮机运行的蓄能机组十三陵抽水蓄能电站的地下厂房面积为4000 2,它装备的是4台20万W的水泵水轮电动发电机组连接上下水库和地下厂房的水道系统主要由进出水口、调压节隧洞以及隧洞内铺设的巨大的高压管道组成抽水蓄能电站是依照能量转换原理工作的在午夜之后的用电低谷蓄能机组做水泵运行,用电内多余的电能把水库的水抽到上水库,把电能转换成势能贮存起;在用电高峰时,机组又成为发电机,由上水库向下水库放水,像常规水电站一样,把水的势能转换成电能,返送回电补充供电的不足这样,在蓄水放水,耗电发电的循环过程中,电站对电负荷的高峰和低谷起到调节作用十三陵抽水蓄能电站建成后,每年可吸收165亿千瓦时的低谷剩余电量,提供12亿千瓦时的高峰电量如果按1千瓦时高峰电量可创4~6元产值计算,每年可创社会产值50~70亿元更重要的是抽水蓄能电站增强了华北电的调节能力,保证了整个电的安全经济运行目前抽水蓄能发电在我国呈现出蓬勃发展的势头除十三陵抽水蓄能电站外,全国还有好几个抽水蓄能电站,有的正在兴建中,有的已经投入运行2崛起的新能——核电电力是国民经济发展的命脉目前世界电力主要由火电、水电和核电构成火电是靠燃烧煤、石油等化石燃料获得的作为不可再生的自然资,化石燃料储量有限,而且都是重要的化工和轻纺工业原料化石燃料的燃烧还会对环境造成很大污染,是造成“酸雨”“温室效应”等环境问题的元凶水电是可再生资,而且不会污染环境,但它的限制条件较多,如水资分布不均,水流量的季节变化会导致发电量的变化只有核电能够既满足电力需求,又不污染环境自1954年苏联建成世界上第一座核电站至今,全球已有30多个国家建起了440多台机组,总装机容量达到3亿多千瓦,其中法国、美国、日本、德国、英国等经济发达国家的核电都超过本国总发电量的20%,法国甚至达到70%以上作为一个人口众多的发展中国家,我国的电力工业一直在稳步发展,装机容量和年发电量分别排世界第四位和第三位但人均发电量排在世界第80位,仅为世界平均水平的1/31996年全国电力缺口在20%左右,远远不能满足快速增长的国民经济发展的需求我国将近70%的煤炭资分布在华北和西北,工业发达和人口密集的东南沿海地区的煤炭和水力资都很匮乏,国家每年都要投入巨资进行“北煤南运”我国初步规划2000~2020年新增装机容量5亿千瓦如果全部建成火电站发电用煤需要13亿吨,这无论从煤的新增产量、远距离运输,还是从生态环境等各方面看,都存在巨大困难,可以说发展核电是中国解决能问题的一条重要途径有关部门预测,21世纪将是中国核电大发展的时期1991年中国大陆实现了核电零的突破现在已有两座核电站3台核电机组共210万千瓦装机容量,其发电量占全国发电总量的127%国家“九五”计划和2010年远景规划目标纲要指出贯彻因地制宜、水火并举,适当发展核电的方针计划到2010年投运的核电站总装机容量达到2000万千瓦左右目前,东南沿海地区都把建造核电站作为解决当地能问题的重要途径,对发展核电有很高的积极性秦山核电站和大亚湾核电站的安全稳定运行为中国的核电发展开了个好头，已充分显示了核电安全、清洁、经济的优越性“九五”期间，我国计划建造的四座核电站八台机组共660万千瓦,现已全面开始建造可以说，发展核电已成为我国能政策的一部分，作为20世纪中叶崛起的新能，它在中国有着光明的发展前景。
最新人教版高中物理选修3-2第五章《交变电流》教学设计
教学设计1交变电流本节分析交变电流是生活和生产中最常见的电流，交变电流的产生和变化规律是本章知识的重点，是变压器和远距离输电的基础，又是上一章电磁感应和楞次定律的延续和发展，具有承上启下的作用．本节内容的特点之一：通过演示实验和探究实验，使学生参与到探究物理规律的过程，体验学物理的乐趣；本节内容的特点之二：演示实验多，再加上学生的探究实验，故容量大，时间紧，需仔细安排，做到时间分配合理，条理清晰，重点突出．学情分析学生对“直流电”这一部分知识有一定的基础，但是对“交变电流”的认识仅局限于生活中的常见电器．学生已经学习了电磁感应，理解了导体切割磁感线会产生电动势．在此基础上学习交变电流，亦符合学生的认知规律．但“交变电流”是新的概念，鉴于学生的接受能力不同，讲解时还需详细，加强引导．应该采用多媒体教学的手段，以便更直观、更立体地让学生接受．Ｋ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峰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)培养学生的观察能力、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．教学重难点1．交变电流产生的物理过程分析．2．交变电流的变化规律及应用．教学准备手摇发电机、小灯泡、示教电流表、电压传感器(或电流传感器)、学生电源、多媒体课件等．教学设计（一）●（设计者：曲开菊第七届全国中小学互动课堂教学实践观摩活动一等奖）教学过程设计(或电流)的波形是什么形状？表示电压电压(或电流)的波形与余弦函数图象的形状相同，图甲：磁场方向与线圈平面垂直，通过线圈的磁通量最大．圈的各边都不切割磁感线，线圈中无感应电流．(图1)图乙：磁场的方向与线圈平面平行，通过线圈的磁通量为零，两条边垂直切割磁感线，线圈中的感应电流最大，电流方向如图图1 图2图丙：磁场方向与线圈平面垂直，通过线圈的磁通量最大．圈的各边都不切割磁感线，线圈中无感应电流．(图3)图丁：磁场的方向与线圈平面平行，通过线圈的磁通量为零，图3 图4【小组讨论】感应电流在什么位置改变方向？线圈转动一周，改变几次方向？AD＝BC＝d，则线圈的面积的线速度v与B的夹角为【归纳总结】1.按正弦规律变化的交变电流叫做正弦式交变电流，简称正弦式.2.正弦式交变电流的变化规律：e＝E max sin ωt，u＝U max sinsin ωt.其中，E max、U max、I max为峰值，e、u、i为瞬时值.max【反馈练习】发电机产生的按正弦规律变化的电动势最大值为E max＝311 V板书设计1交变电流一、交变电流1.交变电流：方向随时间周期性变化的电流叫做交变电流2.直流：方向不随时间变化的电流叫做直流3.恒定电流：大小和方向都不随时间变化的电流4.交变电流经过电子电路的处理，也能变成直流二、交变电流的产生1.线圈在与中性面垂直的位置(B∥S)，感应电流最大2.线圈在中性面位置(B⊥S)，感应电流为零，方向发生变化3.线圈转动一周，感应电流方向改变两次三、交变电流的变化规律1.按正弦规律变化的交变电流叫做正弦式交变电流2.e＝E max sin ωt，u＝U max sin ωt，i＝I max sin ωt.其中，E max、U max、I max为峰值，e、u、i 为瞬时值教学反思1．本节课首先利用演示实验，引导学生区分交流与直流的不同之处，即交变电流的特殊之处．对于交变电流的产生，采取由感性到理性，由定性到定量，逐步深入的方法．为了便于学生理解和掌握，让学生通过观察发电机的示意图，画出线圈通过四个特殊位置时的正视图，分析感应电动势和感应电流方向的变化，使学生熟练掌握线圈转动一周感应电动势和感应电流的变化．2．本节内容出现了许多新名词，如交变电流、正弦式电流、中性面、瞬时值、峰值(以及下一节的有效值)等等．通过公式推导过程、交变电流的图象的描绘等，让学生明白这些名词的准确含义，特别是对中性面的理解．教学设计（二）●（设计者：韩丽娜山东省创新大赛一等奖）教学过程设计一、引入新课【演示实验】把两个发光颜色不同的发光二极管并联，注意使两者正负极的方向不同，然后连接到教学用发电机的两端．转动手柄，两个磁极之间的线圈转动．观察发光二极管的发光情况．提出问题：实验现象说明了什么？思路点拨：观察到的实验现象是两个发光二极管交替发光．手摇发电机的手柄带动发电机的线圈转动，线圈在磁场中的磁通量变化情况不同，产生的感应电流的大小、方向发生变化，由于发光二极管并联在一起，但是正负极的方向不同，导致它们不会同时发光．我们把这种方向随时间做周期性变化的电流称为交变电流，简称交流．现代生产和生活中大都使用交变电流．今天我们学习交变电流的产生和变化规律．二、新课教学(一)交变电流【自主学习】引导学生阅读课本P31“交变电流”的内容，学习交变电流的相关知识．1．交变电流：方向随时间周期性变化的电流叫做交变电流．2．直流：方向不随时间变化的电流．3．恒定电流：大小和方向都不随时间变化的电流．4．交变电流经过电子电路的处理，也能变成直流．【演示实验】用示波器演示直流和交变电流随时间变化的图象．【反馈练习】在如图所示的几种电流随时间变化的图象中，属于直流电的是________，属于交变电流的是__________．答案：1、23、4、5、6(二)交变电流的产生【课件展示】利用多媒体课件展示交流发电机的示意图，并设置以下问题．(1)在线圈转动过程中，哪些边会产生感应电动势？(2)线圈由甲转到乙的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？线圈由丙转到丁的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？(3)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的电流最大？(4)大致画出通过电流表的电流随时间变化的曲线，从E流向F的电流记为正，反之为负．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．答案点拨：(1)在线圈转动过程中，AB和CD边切割磁感线，产生感应电动势．(2)线圈由甲转到乙的过程中，AB边中电流由B向A流动；线圈由丙转到丁的过程中，AB边中电流由A向B流动．(3)当线圈转到与磁场的方向垂直的位置时，线圈中没有电流；当线圈转到与磁场的方向平行时，线圈中的电流最大．(4)【归纳总结】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，穿过线圈的磁通量最大，但感应电流为零．3．线圈经过中性面时，线圈中的电流方向改变，线圈转一周，感应电流方向改变两次．【反馈练习】矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，下列说法中正确的是() A．在中性面时，通过线圈的磁通量最大B．在中性面时，感应电动势为零C．穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势也为零D．线圈每通过中性面一次，电流方向改变一次答案：ABD(三)交变电流的变化规律【课件展示】如图所示，矩形线圈ABCD在匀强磁场中，AB边的长度为l，BC边的长度为d，线圈的阻值为R，以AB边所在的直线为轴，以一定的角速度ω从该位置开始匀速转动．问题：(1)CD边的线速度多大？(2)如图所示，经过时间t，CD边的线速度与磁感线的夹角θ＝ωt，线圈中的感应电流的大小和方向如何？(3)如图所示，经过时间t，CD边的线速度与磁感线的夹角为θ＝ωt－π，线圈中的感应电流的大小和方向如何？答案点拨：(1)当线圈ABCD 以AB 边所在的直线为轴匀速转动时，CD 边的线速度v ＝ωd .(2)此时的感应电动势E ＝Bl v sin θ＝Blωd sin ωt ，线圈中的感应电流I ＝E R ＝Bldωsin ωt R，感应电流方向为由D 到C .(3)此时的感应电动势E ＝Bl v sin θ＝－Blωd sin ωt ，线圈中的感应电流I ＝E R＝－Bldωsin ωt R，感应电流方向为由C 到D . 公式推导：线圈在与中性面垂直的位置感应电动势最大E max ＝BSω.所以，线圈的感应电动势e ＝E max sin ωt .线圈中的电流为i ＝e R ＝E max Rsin ωt ＝I max sin ωt .CD 边切割磁感线为等效电源，CD 两端的电压u ＝U max sin ωt .【课件展示】利用多媒体展示几种常见的交变电流的波形．【归纳总结】1．按正弦规律变化的交变电流叫做正弦式交变电流，简称正弦式电流．2．正弦式交变电流的变化规律：e ＝E max sin ωt ，u ＝U max sin ωt ，i ＝I max sin ωt .其中，E max 、U max 、I max 为峰值，e 、u 、i 为瞬时值．【反馈练习】如图所示，ab 边长为20 cm ，ad 边长为10 cm 的矩形线圈，匝数N ＝10，磁场的磁感应强度B ＝0.2 T ，线圈转速n ＝100 r/s.求：(1)该线圈产生的感应电动势的最大值；(2)若从中性面计时，则经过1600s时线圈电动势的瞬时值．答案：(1)8π(2)43π三、课堂小结引导学生自主总结本节课的收获，然后小组内交流、补充．四、布置作业问题与练习：3、4、5.板书设计1交变电流一、交变电流1.交变电流：方向随时间周期性变化的电流叫做交变电流2.直流：方向不随时间变化的电流3.恒定电流：大小和方向都不随时间变化的电流4.交变电流经过电子电路的处理，也能变成直流二、交变电流的产生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，穿过线圈的磁通量最大，但感应电流为零3.线圈经过中性面时，线圈中的电流方向改变，线圈转一周，感应电流方向改变两次三、交变电流的变化规律1.按正弦规律变化的交变电流叫做正弦式交变电流，简称正弦式电流2.正弦式交变电流的变化规律：e＝E max sin ωt，u＝U max sin ωt，i＝I max sin ωt.其中，E max、U max、I max为峰值，e、u、i为瞬时值教学反思1．本节课借助演示实验引入交流、直流的概念，通过电压传感器(或电流传感器)展现两种电流变化的不同情况，通过图象对比，先了解什么是交变电流，然后再学习交变电流是怎样产生的，有利于学生在感性认识的基础上再做理性分析，达到了降低教学难度的效果．2．对于交变电流的产生和变化规律，本节课采取由感性认识到理性认识，由定性到定量，逐步深入的讲述方法．为了便于学生理解和掌握，利用了模型和多媒体动画配合讲解．通过有梯度的问题链的方式引导学生分析线圈转动过程中电动势的变化，逐步深入，降低了学习难度．3．本节课学生通过对物理规律的定性、定量的推导，体验了探究发现的乐趣，提高了探究物理规律的能力，体会到了运用数学知识解决物理问题的重要性．备课资料●交变电流与直流电“大战”19世纪末，在爱迪生的推动下，直流电已经有了相当广泛的应用．不过在实际应用中，直流电存在着很大缺点：不仅需要大量的铜线，而且不能远距离输电，每平方英里，就需要一个单独的发电机供电，很不经济．出生于克罗地亚的发明家特斯拉考虑采用交变电流来代替直流电．交变电流系统使用高电压、小电流供电，然后利用变压器调节电流、电压，来适应用户需要．它的突出优点是可以用细导线实现远距离送电．但是，这种既经济又科学的方案一提出，立即遭到爱迪生的强烈反对．出于竞争的需要，爱迪生声称采用交变电流比直流电危险得多．为了证明交变电流的安全性，特斯拉特地制作了一个“特斯拉线圈”，它是由一个感应线圈、两个大电容器和一个初级线圈仅几圈的互感器组成的，这种装置可以产生频率很高的高压电．不过这种高压电的电流极小，对人体不会产生显著的生理效应．特斯拉在一次记者招待会上，让交变电流从“特斯拉线圈”通过自己的身体，点亮了电灯，甚至还熔化了电线．在场的记者个个目瞪口呆，取得了极大的宣传效果．特斯拉的胜利，加速了交变电流的推广应用．特斯拉与爱迪生之间的矛盾是如此之深，以致当他知道自己将与爱迪生一起分享1912年的诺贝尔物理学奖时，他表示不接受授奖．最后，这一年度的诺贝尔物理学奖便转发给了瑞典物理学家达伦．。
高中物理 5.1 交变电流教案 新人教版选修3-2
高中物理 5.1 交变电流教案新人教版选修3-2●本章概述本章讲述交变电流知识，是前面学过的电和磁的知识的发展和应用，并且与生产和生活有密切关系.本章重点内容是：交变电流的产生原理和变化规律，交变电流的性质和特点，变压器的工作原理，交变电流的传输及应用.这些知识点是高考命题率较高的知识点.与直流电相比，交变电流有许多优点，交变电流可以利用升压变压器升高或降低电压，便于远距离输送，可以驱动结构简单运行可靠的感应电动机。
为了有利学生学习交流电的特点，更好的区分交流与直流，本章还介绍了电感和电容在交变电流中的作用，使学生了解感抗与容抗的有关知识.本章可分为三个单元：第一单元：第一节和第二节，讲交变电流的产生和描述.第二单元：第三节，讲电感和电容对交变电流的作用.第三单元：第四节和第五节，讲变压器和电能的输送.第一节交变电流●本节教材分析为了适应学生的接受能力，教材采取从感性到理性、从定性到定量逐渐深入的方法讲述这个问题.教材先用教具演示矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生交流电，以展示交流电是怎样产生的.并强调让学生观察教材图17—2所示线圈通过五个特殊位置时，电流表指针变化的情况，分析电动势和电流方向的变化，这样学生就会对电动势和电流的变化情况有个大致的了解.然后让学生用右手定则独立分析线圈中电动势和电流的方向.这样能充分调动学生的积极性,培养学生的观察和分析能力.关于交变电流的变化规律,教材利用上章学过的法拉第电磁感应定律引导学生进行推导,得出感应电动势的瞬时值和最大值的表达式,进而根据闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律推出电流与电压瞬时值与最大值的表达式.用图表表示交流电的变化规律是一种重要的方法,这种方法直观、形象,学生容易接受.这样做也是为后面用图象表示三相交流电准备条件,在电磁波的教学中还要用到图象的方法.在介绍了交流电的周期和频率后,可通过练习巩固学生对交流电图象的认识.在本节学生第一次接触到许多新名词,如:交流电、正弦交流电、中性面、瞬时值、最大值等.要让学生搞清楚这些名词的准确含义.要使学生了解交流电有许多种,正弦交流电是其中简单的一种,在本章教材中常把正弦交流电简称交流电.要使学生明确中性面是指与磁场方向垂直的平面.中性面的特点是:线圈位于中性面时,电动势为零;线圈通过中性面时,电动势的方向要改变.要向学生指出,一般科技书中都用小写字母表示瞬时值,用大写字母并加脚标，m表示最大值.●教学目标一、知识目标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及中性面的准确含义.二、技能目标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.三、情感态度目标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.●教学方法演示法、分析法、归纳法.●教学用具手摇单相发电机、小灯泡、示波器、多媒体教学课件、示教用大的电流表.●课时安排1课时●教学过程一、引入新课［师］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?［生］小灯泡一闪一闪的.［师］再将手摇发电机模型与示教电流表组成闭合电路,当线框缓慢转动(或快速摆动)时,观察到什么?［生］电流表指针左右摆动.［师］线圈里产生的是什么样的电流？请同学们阅读教材后回答.［生］转动的线圈里产生了大小和方向都随时间做周期性变化的交变电流.［师］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1.交变电流的产生［师］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？［生］对这个问题有浓厚的兴趣,讨论热烈.［师］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?［生］ab与cd.［师］当ab边向右、cd边向左运动时,线圈中感应电流的方向如何?［生］感应电流是沿着a→b→c→d→a方向流动的.［师］当ab 边向左、cd 边向右运动时,线圈中感应电流的方向如何?［生］感应电流是沿着d →c →b →a →d 方向流动的.［师］正是这两种情况交替出现,在线圈中产生了交变电流.当线圈转到什么位置时,产生的感应电动势最大?［生］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.［师］线圈转到什么位置时,产生的感应电动势最小?［生］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.［师］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位置.(2)线圈处于中性面位置时,穿过线圈Φ最大,但tΔΔφ=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?［生］e ab =BL 1vsin ωt =BL 1·22L ωsin ωt =21BL 1L 2sin ωt ［师］cd 边中产生的感应电动势跟ab 边中产生的感应电动势大小相同,又是串联在一起,此时整个线框中感应电动势多大?［生］e =e ab +e cd =BL 1L 2ωsin ωt［师］若线圈有N 匝时,相当于N 个完全相同的电源串联,e =NBL 1L 2ωsin ωt,令E m =NBL 1L 2ω,叫做感应电动势的最大值,e 叫做感应电动势的瞬时值.请同学们阅读教材,了解感应电流的最大值和瞬时值.［生］根据闭合电路欧姆定律,感应电流的最大值I m =rR E m +,感应电流的瞬时值i =I m s i n ωt . ［师］电路的某一段上电压的瞬时值与最大值等于什么?［生］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 sin ωt .［师］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、小结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 nω t,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、作业（略）五、板书设计六、本节优化训练设计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，则下列说法中正确的是A.t1时刻通过线圈的磁通量为零B.t2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.每当电动势E变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大2.一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电动势的最大值为311 V ，线圈在磁场中转动的角速度是100π rad/s.（1）写出感应电动势的瞬时值表达式.（2）若该发电机只与含电阻的负载组成闭合电路，电路中的总电阻为100 Ω，试写出通过负载的电流强度的瞬时表达式.在t =1201 s 时电流强度的瞬时值为多少？ 3.一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生交流电压为u=2202s i n100πt V ，则A.它的频率是50 HzB .当t =0时，线圈平面与中性面重合C.电压的平均值是220 VD.当t =2001 s 时，电压达到最大值 4.交流发电机工作时的电动势的变化规律为e =E m s i n ω t ，如果转子的转速n 提高1倍，其他条件不变，则电动势的变化规律将变化为A.e =E m s in 2ω tB.e =2E m s in 2ω tC.e =2E m s in 4ω tD.e =2E m s in ω t参考答案：1.D2.解析：因为电动势的最大值E m =311 V ，角速度ω=100 π rad/s ，所以电动势的瞬时值表达式是e =311s in 100π t V.根据欧姆定律，电路中电流强度的最大值为I m =100311 R E m A=3.11 A ，所以通过负载的电流强度的瞬时值表达式是i =3.11s in 100π t A. 当t =1201 s 时，电流的瞬时值为 i =3.11s in (100π·1201)=3.11×21A=1.55 A. 3.ABD4.B●备课资料1.抽水蓄能发电电被称为现代文明的血液.一天当中的不同时段,比如生产、生活最忙碌的时候,与夜晚夜深人静之际,对电的使用量往往相差十分悬殊.而电力又不能直接大量贮存.这就要求电网具有灵活的调节能力,在高峰时增加供电,而在低谷时又减少供电.否则电网的电压就会与标准不符,不仅用户无法正常用电,电网的运行安全也会受到威胁.水电、火电、核电是目前电网大规模发电的主要形式,也是电网调节的主要形式.其中水电机组开停机迅速,调节能力最强;而火电机组从开机到满负荷工作或反之运行的时间往往需要近10个小时,跟不上网内的负荷变化,调节能力很差;而核电机组由于技术和安全方面的原因,基本上没有调节能力.华北电网占装机容量97%以上的是火电机组.华北属于缺电地区,用电高峰时全部机组满负荷运行也难以满足用电需求,所以不得不频繁地拉闸限电;而在低谷时电网内又有大量过剩的电能需要削减.那么,是否可以把低谷的剩余电量贮存起来,补充高峰时的供电不足,从而提高华北电网的调节能力呢?循着这样的思路,1992年9月,十三陵抽水蓄能电站破土动工了.从工程结构上说,抽水蓄能电站包括两个具有水平垂直高差的水库,分别叫作上水库和下水库.十三陵抽水蓄能电站的下水库是早已建成的十三陵水库;上水库建在十三陵水库左岸蟒山后面的上寺沟内.上下水库间的落差有480 m.上水库的总库容为400万立方米.上下水库之间的山体内建有地下厂房和附属洞室,装备了既可做水泵也可做水轮机运行的蓄能机组.十三陵抽水蓄能电站的地下厂房面积为4000 m2,它装备的是4台20万kW的水泵水轮电动发电机组.连接上下水库和地下厂房的水道系统主要由进出水口、调压节隧洞以及隧洞内铺设的巨大的高压管道组成.抽水蓄能电站是依照能量转换原理工作的.在午夜之后的用电低谷蓄能机组做水泵运行,用电网内多余的电能把水库的水抽到上水库,把电能转换成势能贮存起来;在用电高峰时,机组又成为发电机,由上水库向下水库放水,像常规水电站一样,把水的势能转换成电能,返送回电网补充供电的不足.这样,在蓄水放水,耗电发电的循环过程中,电站对电网负荷的高峰和低谷起到调节作用.十三陵抽水蓄能电站建成后,每年可吸收16.5亿千瓦时的低谷剩余电量,提供12亿千瓦时的高峰电量.如果按1千瓦时高峰电量可创4~6元产值计算,每年可创社会产值50~70亿元.更重要的是抽水蓄能电站增强了华北电网的调节能力,保证了整个电网的安全经济运行.目前抽水蓄能发电在我国呈现出蓬勃发展的势头.除十三陵抽水蓄能电站外,全国还有好几个抽水蓄能电站,有的正在兴建中,有的已经投入运行.2.崛起的新能源——核电电力是国民经济发展的命脉.目前世界电力主要由火电、水电和核电构成.火电是靠燃烧煤、石油等化石燃料获得的.作为不可再生的自然资源,化石燃料储量有限,而且都是重要的化工和轻纺工业原料.化石燃料的燃烧还会对环境造成很大污染,是造成“酸雨”“温室效应”等环境问题的元凶.水电是可再生资源,而且不会污染环境,但它的限制条件较多,如水资源分布不均,水流量的季节变化会导致发电量的变化.只有核电能够既满足电力需求,又不污染环境.自1954年苏联建成世界上第一座核电站至今,全球已有30多个国家建起了440多台机组,总装机容量达到3亿多千瓦,其中法国、美国、日本、德国、英国等经济发达国家的核电都超过本国总发电量的20%,法国甚至达到70%以上.作为一个人口众多的发展中国家,我国的电力工业一直在稳步发展,装机容量和年发电量分别排世界第四位和第三位.但人均发电量排在世界第80位,仅为世界平均水平的1/3.1996年全国电力缺口在20%左右,远远不能满足快速增长的国民经济发展的需求.我国将近70%的煤炭资源分布在华北和西北,工业发达和人口密集的东南沿海地区的煤炭和水力资源都很匮乏,国家每年都要投入巨资进行“北煤南运”.我国初步规划2000~2020年新增装机容量5亿千瓦.如果全部建成火电站发电用煤需要13亿吨,这无论从煤的新增产量、远距离运输,还是从生态环境等各方面看,都存在巨大困难,可以说发展核电是中国解决能源问题的一条重要途径.有关部门预测,21世纪将是中国核电大发展的时期.1991年中国大陆实现了核电零的突破.现在已有两座核电站3台核电机组共210万千瓦装机容量,其发电量占全国发电总量的1.27%.国家“九五”计划和2010年远景规划目标纲要指出:贯彻因地制宜、水火并举,适当发展核电的方针.计划到2010年投运的核电站总装机容量达到2000万千瓦左右.目前,东南沿海地区都把建造核电站作为解决当地能源问题的重要途径,对发展核电有很高的积极性.秦山核电站和大亚湾核电站的安全稳定运行为中国的核电发展开了个好头，已充分显示了核电安全、清洁、经济的优越性.“九五”期间，我国计划建造的四座核电站八台机组共660万千瓦,现已全面开始建造.可以说，发展核电已成为我国能源政策的一部分，作为20世纪中叶崛起的新能源，它在中国有着光明的发展前景.。
高中物理 5.1 交变电流教案 新人教版选修3-2
教 师 活 动 ［演示］老师手摇 发电机模型.第一 次发电机接小灯 泡.当线框缓慢转 动时，小灯泡不亮； 当线框快速转动 时，小灯泡一闪一 闪的. 第二次发电机接上 示教电流计，当线 框缓慢转动（或快 速摆动） ，电流计指 针左右摆动.
教 学 内 容
第
1 课时
学 生 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. ［师问］线圈中产生的是什么样的交变电流？请同学们看书后回 答. ［生答］转动的线圈里产生了大小和方向都随时间做周期性变化的 交变电流. ［师］现代生产、生活中，大都使用交流电.它有许多优点，今天 学习交流电产生原理和变化规律. 二、新课教学 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？ 多媒体课件打出下图. ［师问］ abcd 线框在磁场中绕 OO′轴转动时， 哪些边切割磁感线？ ［生答］ab 与 cd 边. ［师问］线框转到什么位置，产生感应电动势最大？ 一．交流电： ［生答］线圈平面与磁感线平行时，ab 边与 cd 边线速度方向都跟 大小和方向都随时 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 间做周期性变化的 最大. 电流 ［师问］线框转动到什么位置时，感应电动势最小？ ［生答］当线框平面跟磁感线垂直时，ab 与 cd 边的速度方向跟磁 力线平行，即两边不切割磁力线，此时感应电动势为 0. 二．交流电的产生： 利用多媒体课件，屏幕上打出中性面概念： 1.中性面： 1.中性面——线框平面与磁力线垂直位置.
2.瞬时表达式： e =BSω sinω t =Emsinω t,
NBS Rr
e NBS = sinω t Rr Rr
三．交流发电机： 1.定子和转子 2. 旋转电枢式发电 机 3. 旋转磁极式发电 机
(完整版)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？线圈平面与磁感线垂直时，没有感应电流线圈平面与磁感线平行时电流最大a bcdkLABabcdK L AB无电流电流方向：d-a-b-c-dabcdk L ABa bcdk LABabcdK L A B无电流无电流电流方向: a-d-c-b-a3、你能总结线圈在转动过程中，电流的方向的变化规律吗?线圈平面每经过中性面时，感应电流的方向就改变一次,线圈转动一周，感应电流的方向改变两次。
51交变电流教案2(人教版选修3-2).doc
5. 1交变电流教案2教学目标：1.了解交变电流的产生过程；2.定性了解交流的变化规律及其图象表示和主要特征物理量；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、交变电流的确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：交流有效值的概念。
教学过程：引入新课：19世纪初，蒸汽机改变了自古以來依靠人力、畜力的生产形态。
蒸汽动力推动着火车和船队，加快了不同国家、不同民族的物质流通和交流。
法拉第电磁感应定律的发现，激励着一批科学家和工程师进机械能转变为电能的探索。
他们设想厂房中巨型发电机发出的电也许会比蒸汽动力新课进行：1.交流发电机（1）发电机的构造：由定子和转子组成。
在发电机内固定不动的部分叫定子，能够连续转动的部分叫转子。
（2）原理：线圈相对于磁场绕垂直于磁场的轴转动产生电流。
如图所示。
磁体转动（磁体是转子），而线圈不动（线圈是定子）的发电机叫旋转磁极式发电机。
粘爲膽監豎线圈转动（线圈是转子），而磁体不动（磁体是定子）的发厨中产生雷应电动劳.屯机叫旋转电枢式发屯机。
演示实验：手摇交流发电机转动摇把，可以看到灯泡被点亮，在转动中，灯泡的亮度有什么变化？电流表的示数有什么变化？—©—甲（3）交变电流：大小、方向随时间做周期性的变化的电流叫交变电流（alternationcurrent）,简称交流电（AC）。
只沿一个方向流动的电流叫直流电（d让ect current, DC）。
2.交流电的变化规律演示实验：用示波器观察交流电变化的规律。
current)・正弦式电流在某一时刻的电流、电压可以表示为: z=/m sin 5 , w=（/m sin 砒 （2）用函数图象表示：图3.45正弦式电流的图象（2）描述交变电流的物理量：①峰值（peak value ）:矩形线圈 在匀强磁场中匀速转动，当线圈与磁感 线平行时，电压达到最大值。
高中物理选修3-2教学设计1：5.1交变电流教案
1交变电流复习提问：1.感应电动势的大小与哪些因素有关？有什么定量关系？ 法拉第电磁感应定律：感应电动势的大小与穿过线圈平面的磁通量的变化率成正比tn E ∆∆Φ=；导体棒切割磁感线产生的感应电动势：θsin BLv E = 2.感应电流的方向如何确定？楞次定律：确定原磁场方向；确定磁通量的变化；根据楞次定律确定感应电流的磁场方向；根据安培定则确定感应电流的方向。
右手定则：伸出右手，让拇指和其余四指垂直且在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，拇指指向导体棒的运动方向，四指所指方向为感应电流的方向。
引入：我们学校照明用的电流是恒定电流吗？不是，那是什么电流呢？交变电流。
交变电流是如何产生的？变化规律是什么？与恒定电流比较有哪些优点？本章我们就来研究这些问题。
本节课我们先来研究交变电流的产生和变化规律。
新课教学：实验1：交变电流的产生；观察录像1和2。
现象：录像1，灯泡一闪一闪的发光；录像2，电流表的指针时而向左、时而向右地摆动；录像3，用示波器观察交变电流的图像。
结论：电路中产生的是大小和方向都随时间做周期性变化的电流。
一、交变电流：大小和方向随时间做周期性变化的电流，叫做交变电流，简称交流。
产生交变电流的机器叫做交流发电机。
提出问题：为什么在录像中会观察到交变电流呢？猜想：与发电机的结构有关。
二、交流发电机1.结构：线圈（电枢）；磁极；滑环；电刷（两个金属片）。
转子和定子2.种类：旋转磁极式（常见）和旋转电枢式3.能量转化原理：其它形式的能转化为电能。
三、交变电流产生原因的解释演示：用发电机模型定义ab 边和cd 边，并定性研究线圈平面转动一圈过程中，产生的感应电流的大小和方向变化情况。
分析：1.中性面：垂直磁场方向的平面叫做中性面。
中性面位置：无感应电流；转过ο90：感应电动势最大，感应电流最大；感应电流方向，abcd ；转过ο180：无感应电流；转过ο270：感应电动势最大，感应电流最大；感应电流方向，dcba ；转过ο360：无感应电流。
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2
总结 作业
3
为什么线框转动，就有电流产生呢？（学生答：因为穿过线框的磁通量在变化或者有导
体在切割磁感线，产生了感应电动势，线框与灯泡相连后组成了闭合电路，线框就是电源）
那么线框中产生的感应电动势跟那些边有关？（学生答：只跟切割磁感线的两条边有关）那
么我们就来抓住这两条边分析一下这个交变电动势的产生过程。
启发
新课 一．交变电动势的产生及变化规律
什么测量工具？（学生答：电流表）。好，我们来接上电流表看看，接上电流表演示，看到 指针左右摆动。由此可见，线圈里产生的电流有什么特点？（学生答：大小和方向随时间改 设疑 变），这种电流叫交变流电。现代工农业生产和生活中所用的大都是交变电流，它有许多优 引入
点。今天我们就来学习交变电流的产生原理和变化规律。（板书课题）
《交变电流的产生和变化规律》教学设计
课 题 交变电流的产生和变化规律
认知目标： 1.使学生理解交流电的产生原理，知道什么是中性面
教学目标
能力目标：
2．掌握交变电流的变化规律，熟悉用图象及公式表示正弦交变电流的方法。 培养学生的观察能力、思维能力和用已有知识解决实际问题的能力
德育目标：使学生懂得从一般到特殊，再从特殊到一般的认知规律
2）大小
设线圈平面从中性面开始转动，角速度是ω ，切割磁感
ωt V
线的边 ab 或 cd 的长度是 L，磁感应强度是 B，经过时间 t a(b)
互动 归纳
后，线圈转过的角度是ω t，ab 边的线速度 V 的方向跟磁感 线方向间的夹角也等于ω t，根据法拉第电磁感应定律得 e
ωt ● O
中性面
＝2BL（Vsinω t）≤2BLV，若设 2BLV＝Em，则 e＝Emsin
点，分散难点是教学成败的关键。
学生
2．用悬念式引入新课。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 答疑
电机。依照教学特点从感性认识到理性认识，先用实验为先导，引入新课，并留下悬念。 动画
巩 固 3．充分运用程序设问，这样既体现教师的主导作用和学生的主体作用，又能按照由浅入深，演示
新课 从定性到定量，由特殊到一般的认识规律。
e
O Em
t
i O Im
讲解 t 推导
u
【思考与练习】
O Um
t
1．发电机在发电过程中，能量是如何转化的？
2．线圈在经过中性面时有哪些特点？
【小结】今天我们学习了正弦交变电流的产生过程，即矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场 动画 的转动轴转动时，即可产生按正弦规律变化的电流。当从线圈经过中性面时开始计时，产生 演示 的电流用公式表示为：e＝Emsinω t；i＝Im sinω t；u＝Um sinω t。也可用图象表示为一
合电路总电阻为 R，则 i＝e/R＝（Em/R）sinω t＝Im sinω t。
电路中某一段上的电压 u＝iR′＝Im R′sinω t＝Um sinω t 可见，上述电源组成的闭合电路中，电流和电压都是跟线框的电动势一样，按正弦规律
提问
变化，人们把这种按正弦规律变化的交变电流叫正弦交变电流。
三．交变电流的图象 1．正弦交变电流的图象 2．非正弦交变电流的图象
段正弦曲线。不过正弦交变电流只是交变电流的一种特殊情况，还有其他形式的交变电流，
正弦交变电流也是一种非常重要的电流，所以要好好掌握。
【作业】
附：教材分析及说明
1． 本节知识内容是交变电流的第一节，但知识的理解完全用到刚刚学过的电磁感应、楞次
定律、右手定则等知识，故可算是一节承前启后的内容，在教学中怎样突出特点，强调重
（当ω t＝π /2，即 S∥B 或 S⊥中性面时，e 最大；当ω t＝0，即 S∥中性面时或 S⊥B 时，
e 最小）
二．交变电流和交变电压的产生和变化规律
上述线框转动能产生电动势，相当于电源，当把它和电阻组成闭合电路时，电路中就有
了感应电流。而且实验证明，在只含有电阻的电路中，欧姆定律也适用于交流电路，若设闭
教学重点 正弦交变电流的产生过程及变化规律
教学难点 正弦交变电流的大小按正弦规律变化，学生不容易理解
教 具 自制交流发电机，演示电流计，小灯泡，课件
教
学
过
程
教学 步骤
教
学
内
容
教法
引入
通过前面电磁学的学习，我们知道了电能生磁，反过来磁也能生电。请问同学们有没有 启发
想过利用所学知识自己设计一台发电机？（稍停片刻，找学生答）我这里就有一台自制发电 机，接上灯泡，摇动发电机，小灯泡亮了，却是一闪一闪的。要研究它产生的电流，可以用 演示
提问
不同的位置，让学生拿出右手判断感应电动势的方
向，让学生归纳出电动势方向发生变化的位置——S⊥B 时，并指出这个面由此也叫“中性
面”。故线圈每次经过中性面，E 感或 I 感的方向就会发生改变。 问：线圈转一周，即在一个周期内，E 感或 I 感的方向改变几次？（两次）
(c)d V
1
ω t，式中 e 随着 t 而变化，不同时刻有不同的数值，叫瞬时值，Em 是电动势能达到的最大 学生 值，而且，上式表明电动势是按照正弦规律变化的。故这个线圈中的感应电动势按正弦规律 推导
变化，若从中性面开始，则 e＝Emsinω t 问：线圈转动到什么位置 e 最大？什么位置最小？