2017_2018学年高中物理第五章交变电流第1节交变电流教学案新人教版选修3_2
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。
高中物理《第五章第一节交变电流》优质课教案、教学设计
第一节交变电流的教学设计●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、能力目标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、德育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］电与我们生活息息相关，生活中常遇到的电有电池供的电，还有发电机供的电，那么这两类电有什么不同之处呢？下面让我们通过实验来探究这个问题。
【师】这组是用干电池给小灯泡供电，这组是用手摇发电机给小灯泡供电，请同学们观察小灯泡，你看到什么现象？两组电路中电流的大小有何不同？［演示1］将干电池和手摇发电机分别与小灯泡组成闭合电路。
闭合开关并匀速转动发电机。
［生］发电机供电的小灯泡一闪一闪的，说明发电机发出的电流大小随时间不断的变化。
【师】把小灯泡换成电流表后请同学们观察电表的指针，你看到什么现象？两组电路中电流的方向有何不同？［演示2］将干电池和手摇发电机分别与电流表组成闭合电路。
闭合开关并匀速转动发电机。
［生］发电机供电的电流表的指针左右的摆动，说明发电机发出的电流的方向随时间不断的变化。
［师］通过实验可知，发电机发出的电流大小和方向随时间做周期性变化，我们把这样的的电流叫做交变电流。
简称交流电。
用大写字母AC表示。
而把方向不变的电流叫做直流，用大写DC 表示。
交流电有许多优点，现代生产和生活中使用的电大都是交流电。
那么交流电是怎么产生的呢？它又有怎样变化规律呢？这就是我们今天要学习的主要内容——交变电流。
人教版高中物理教案-交变电流
選修3-2第五章第1節《交變電流》教學設計一、教材分析交變電流知識對生產和生活關系密切，有廣泛的應用，考慮到高中階段只對交流電的產生、描述方法、基本規律作簡要的介紹，這些知識是已學過的電磁感應的引伸，所以在教學過程中對開闊學生思路、提高能力是很有好處的。
為了適應學生的接受能力，教材採取從感性到理性、從定性到定量逐漸深入的方法講述這個問題.教材先用教具演示矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動時產生交流電，以展示交流電是怎樣產生的.並強調讓學生觀察教材圖5．１－３所示線圈通過甲、乙、丙、丁四個特殊位置時，電流錶指標變化的情況，分析電動勢和電流方向的變化，這樣學生就會對電動勢和電流的變化情況有個大致的瞭解.然後讓學生用右手定則獨立分析線圈中電動勢和電流的方向.這樣能充分調動學生的積極性,培養學生的觀察和分析能力.關於交變電流的變化規律,教材利用上章學過的法拉第電磁感應定律引導學生進行推導,得出感應電動勢的瞬時值和最大值的運算式,進而根據閉合電路歐姆定律和部分電路歐姆定律推出電流與電壓瞬時值與最大值的運算式.二、教學目標1、知識目標（1）知道什麼是交變流電。
並理解交變電流的產生原理，知道什麼是中性面.（2）掌握交變電流的變化規律，及表示方法.（3）理解交變電流的瞬時值和最大值及中性面的準確含義.（4）知道幾種常見的交變電流。
如正弦式交變電流、鋸齒形交變電流、矩形脈衝電流。
2、能力目標（1）掌握描述物理量的三種基本方法（文字法、公式法、圖像法）.（2）培養學生觀察能力，空間想像能力以及將立體圖轉化為平面圖形的能力.（3）培養學生運用數學知識解決處理物理問題的能力.3、情感、態度和價值觀目標結合實際情況培養學生理論聯繫實際的思想.三、教學重點難點重點：1、交變電流產生的物理過程的分析.2、交變電流的變化規律的圖像描述。
難點：１、交變電流的變化規律及應用.２、圖像與實際發動機轉動時的一一對應關係的理解。
四、學情分析學生已經學習了電磁感應，理解了導體切割磁場會產生電動勢。
高中物理第五章交变电流教案新人教选修
交变电流交变电流的产生和描述电感和电容对交变电流的影响知识网络图基本知识回顾一、交变电流的产生1．交变电流的定义：__________都随时间做__________变化的电流叫做交变电流．2．正弦式交变电流(1)定义：随时间按__________变化的交变电流叫做正弦交变电流．正弦式交流电的图象是__________曲线．(2)产生：将闭合矩形线圈置于__________磁场中，并绕__________方向的轴做__________转动．3．中性面：(1)中性面定义：与磁场方向__________的平面叫中性面．(2)中性面的特点：1)线圈转到中性面位置时，穿过线圈的磁通量______但磁通量的变化率为__________感应电动势__________．2)线圈转动一周，__________次经过中性面，线圈每经过一次中性面，电流的方向就改变一次．4．中性面垂面：(1)中性面垂面定义：(2)中性面垂面的特点：注意：“两个位置”、“一个规律”(1)两个特殊位置．①线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ最大，感应电动势，感应电流均为零，感应电流改变方向．②线圈平面平行于磁场时，S//B，Φ＝0，感应电动势、感应电流最大．二、描述交变电流的物理量1．交变电流的瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数．2．交变电流的峰值：E m＝NBSω I m＝E mR(R为电路的总电阻) U m＝I m R'(R'为某段电路的电阻)3．交变电流的有效值：交变电流的有效值是根据电流的热效应规定的．让交流电和直流电通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，就把这一直流电的数值叫这一交流电的有效值，用”E、I 、U”表示．在正弦交变电流中有效值与峰值之间的关系为：E ＝12E m ，U ＝12U m, I ＝12I m .4．交变电流的平均值(1)交变电流图象中图线与t 轴所围成的面积与时间的比值叫做交变电流的平均值． (2)平均值是利用E ＝N ΔΦΔt 来进行计算的，计算电荷量时只能用平均值．5．交变电流的周期和频率(1)周期T ：交变电流完成一次周期性变化(线圈转一圈)所需的时间． (2)频率f ：交变电流在 1s 内完成周期性变化的次数，周期和频率的关系： T ＝1f 或 f ＝1T ，ω＝2πT＝2πf.注意：只有正弦(或余弦)交变电流才有I ＝I m 2 ，E ＝E m2的关系，对于非正弦式交流电的有效值要根据有效值的定义求解. 三、交变电流的变化规律1．正弦交变电流的电动势、电压和电流随时间的变化规律： e ＝E m sin ωt u＝U m sin ωt i＝I m sinωt 以上各式均以线圈在__________的位置为计时起点． 2．正弦交变电流的图象(如图所示)三、电感和电容对交流电的作用电阻对交流电流和直流电流一样有阻碍作用，电流通过电阻时做功而产生热效应；电感对交流电流有阻碍作用，大小用感抗来表示，感抗的大小与电感及交变电流的__________有关；电容对交流电流有阻碍作用，大小用容抗来表示，容抗的大小与电容及交变电流的__________有关．基本题型分析一、交变电流瞬时值表达式的书写技巧1．瞬时值表达式的书写(1)确定正统交变电流的峰值，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．如：①线圈从中性面位置开始转动，则i －t 图象为正弦函数图象，函数式为i ＝I m sinωt.②线圈从垂直中性面位置开始转动，则i －t 图象为余弦函数图象，函数式为i ＝I m cosωt. 2．正弦交流电的变化规律(线圈在中性面位置开始计时).规律物理量函数图象磁通量Φ＝Φm ·cosωt BScosωt电动势e ＝E m ·sinωt nBSωsinωt电压u ＝U m ·sinωt＝RE mR ＋rs inωt电流i ＝I m ·sinωt＝E mR ＋rsinωt【典型例题1】如图所示，是家庭用电交变电源输出电压U 随时间t 变化的图象，若某家用电器的电阻为44Ω，则通过电器的电流i 随时间t 变化的规律是( )A ．i ＝5 sin 100π t(A)B ．i ＝5 sin 200πt(A)C ．i ＝5 2 sin 100π t(A)D ．i ＝5 2 sin 200πt(A) 【温馨提示】①由题图可知，U m 和T ；②由欧姆定律可知I m, 由ω＝2πT可知ω； ③i ＝I m sinωt(A)．【变式训练1】 正弦交变电源与电阻R 、交流电压表按照图甲所示的方式连接，R ＝10Ω，交流电压表的示数是10V.图乙是交变电源输出电压u 随时间t 变化的图象．则( )甲 乙A ．通过R 的电流i R 随时间t 变化的规律是 i R ＝2cos100πt(A)B ．通过R 的电流i R 随时间t 变化的规律是 i R ＝2cos50 πt(A) C. R 两端的电压u R 随时间t 变化的规律是 u R ＝52cos100πt(V) D ．R 两端的电压u R 随时间t 变化的规律是 u R ＝52cos50πt(V) 二、关于交变电流的 “四值”的分析计算“对比法”理解交变电流的“四值” 物理量物理含义 重要关系 适用情况及说明瞬时值交变电流某一时刻的值e＝E msinωti＝Im sinω t计算线圈某时刻的受力情况峰值最大的瞬时值E m＝nBSωI m＝E mR＋r讨论电容器的击穿电压有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值E＝E m2U＝U m2I＝I m2(只适用于正弦式电流)(1)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电动率、电热等 )(2)电气设备“铭牌”上所标识的一般是指有效值(3)保险丝的熔断电流为有效值(4)电表的读数为有效值平均值交变电流图象中图线与时间轴所夹的面积与时间的比值E＝BL vE＝nΔΦΔtI＝ER＋r计算通过电路截面的电荷量【典型例题2】如图甲所示，将阻值为R＝5Ω的电阻接到内阻不计的正弦交变电源上，电流随时间变化的规律如图乙所示，电流表串联在电路中测量电流的大小．下列说法正确的是( )A．电阻R两端电压变化规律的函数表达式为u＝2.5sin200πt(V)B．电阻R消耗的电功率为1.25WC．若此交变电流由一矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生，如图丙所示，当线圈的转速提升一倍时，电流表的示数为1AD．这一交变电流与图丁所示电流比较，其有效值之比为12 .温馨提示A．由图乙可知I m和T，从而求出U m和ω ，即可得R两端电压U的表达式；B.注意P＝I2有R；C.当线圈的转速提升一倍时，电流的有效值也增加一陪；D.图丁中电流的大小不变，有效值为0.5A.【变式训练2】 (1)某发光装置的发光电流为0.49A ，即通过该发光装置的电流大于等于0.49A 时才会发光，当该装置通过【典型例题2】中图乙所示的交流电时能发光吗．若能，1min 内该装置发光几次：(2)【典型例题2】图乙中的交变电流经过一二极管后，其i － t 图象如图所示，则该电流的有效值多大．交变电流随堂练习题（一）1．南京市东城区民用电网改造完成后，某居民小区变压器输出端的交变电压瞬时值表达式为u ＝220 2 sin100π t (V)，对此交变电压，下列表述正确的是( )A ．最大值是220VB ．频率是50HzC ．有效值是220VD ．周期是0.01s2．在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图象，如图乙所示，则( )A ．t ＝0.005s 时线框的磁通量变化率为零B ．t ＝0.01s 时线框平面与中性面重合C ．线框产生的交变电动势有效值为311VD ．线框产生的交变电动势频率为100Hz3．如图所示，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，线圈的 cd 边离开纸面向外运动．若规定a→b →c →d →a 方向的感应电流为正方向，则能反映线圈感应电流I 随时间 t 变化的图线是( )4．通有电流i ＝I m sinωt 的长直导线OO′与断开的断开环型线圈在同一平面内，如图所示(设电流由O 到O′为正)，为使A 端的电势高于B 端的电势且U AB 减小，交流电必须处于每个周期的( )A ．第一个14周期B ．第二 个14周期C ．第三个14周期D ．第四个14周期5．将定值电阻R 1＝10Ω、R 2＝20Ω串联接在正弦交流电路中，通过电阻R 2的电流i 随时间t 变化的情况如图所示．则( )A ．通过R 1的电流有效值是1.2AB．R1两端的电压有效值是6VC．通过R2的电流有效值是1.22AD．R2两端的电流有效值是62V6．如图所示，边长为L的正方形线圈 abcd 的匝数为n，线圈电阻为 r，外电路的电阻为R，ab的中点和cd 的中点的连线OO′恰好位于匀强磁场的边界上，磁感应强度为B，现在线圈以OO′为轴，以角速度ω匀速转动，求：(1)闭合电路中电流瞬时值的表达式；(2)线圈从图示位置转过90°的过程中电阻R上产生的热量；(3)线圈从图示位置转过90°的过程中电阻R上通过的电荷量；(4)电阻R上的最大电压．第40讲 交变电流的产生和描述 电感和电容对交变电流的影响 知识整合 基础自测一、1.大小和方向 周期性 2.(1)正弦规律 正弦 (2)匀强 垂直磁场 匀速 (3)垂直3.(1)最大 零 零 (2)两 二、1.中性面 三、频率 频率 重点阐述【典型例题1】如图所示，是家庭用电交变电源输出电压U 随时间t 变化的图象，若某家用电器的电阻为44Ω，则通过电器的电流i 随时间t 变化的规律是( )A ．i ＝5 sin 100π t(A)B ．i ＝5 sin 200πt(A)C ．i ＝5 2 sin 100π t(A)D ．i ＝5 2 sin 200πt(A)【答案】 C 【解析】 由题图知，U m ＝311 V ＝220 2 V ，T ＝0.02 s ，所以，I m ＝U m R ＝52A ，w ＝2πT ＝100π，因此，i ＝I m sinwt(A)＝52sin100πt(A)，故选C.变式训练1 A 【解析】 ω＝2πT ＝2π2×10－2s＝100π rad/s A 对，B 、D 错，又I ＝u R ＝10 V10 Ω＝1 A 故I m ＝2I ＝2A ，u ＝10 2 V 故C 错，因此选A.【典型例题2】 如图甲所示 ，将阻值为R ＝5Ω的电阻接到内阻不计的正弦交变电源上，电流随时间变化的规律如图乙所示，电流表串联在电路中测量电流的大小．下列说法正确的是( )A ．电阻R 两端电压变化规律的函数表达式为u ＝2.5sin200πt(V)B ．电阻R 消耗的电功率为1.25WC ．若此交变电流由一矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生，如图丙所示，当线圈的转速提升一倍时，电流表的示数为1AD ．这一交变电流与图丁所示电流比较，其有效值之比为12 .【答案】 AD 【解析】 图乙所示电流的最大值为I m ＝0.5 A ，由欧姆定律得U m ＝I m R ＝2.5 V ．周期为T ＝0.01 s ，ω＝2πT ＝200π rad/s ，所以R 两端电压的表达式为u ＝2.5sin200πt(V)，A 正确；该电流的有效值为I ＝I m 2，电阻R 消耗的电功率为P ＝I 2R ，解得P ＝0.625 W ，B 错误；该交变电流由图丙所示矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生，当转速提升一倍时，电动势的最大值E m ＝nBSω为原来的2倍．电路中电流的有效值也是原来的2倍，为2×0.52A ≠1 A ．电流表的示数为有效值，C 错误；图乙中的正弦交变电流的有效值为0.52A.图丁所示的交变电流虽然方向发生变化，但大小恒为0.5 A ，可知D 正确．变式训练2 (1)能发光 12000次 (2)0.25 A【解析】 (1)由于典型例题2图乙中的最大电流为I m ＝0.5 A ＞0.49 A ，因此该装置能发光，且一个周期能发光两次，因为T ＝0.01 s ，所以1 min 内发光次数为n ＝60T×2＝12 000次．(2)根据电流的热效应．一个周期内该电流产生的热量为Q ＝I 2有RT ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫0.522R T2.解得电流的有效值为I 有＝0.25 A.随堂演练1.BC 【解析】 此交变电压最大值是2202V ，有效值是220 V ，频率是50 Hz ，周期是0.02 s ，选项BC 正确，AD 错误．2.B 【解析】 甲图中处于中性面，此时感应电动势为零磁通量最大，写出交变电压瞬时表达式u ＝311sin100πtV 故t ＝0.005 s 时磁通量变化率最大，A 错，t ＝0.01 s 时与中性面重合故B 对，线框平产生的交变电动势最大值为311 V 有效值应为220 V ，故C 错，线框产生的交变电动势的频率为f ＝1T ＝10.02Hz ＝50 Hz ，故D 错，故选B.3.C 【解析】 根据右手定则或楞次定律可以判断，t ＝0时刻线圈的cd 边离开纸面向外运动而切割磁感线，产生的感应电流I 为正向；此时线圈磁通量为零，但是cd 边切割磁感线的速度最大，磁通量的变化率最大，所以感应电动势，感应电流最大，故C 正确．4.A 【解析】 由E∝ΔΦΔt ∝Δi Δt 可知，要E 减小，即要ΔiΔt 减小，题中要求φA >φB ，由楞次定律知，只有在0～T4才符合要求．5.B 【解析】 通过R 1的电流有效值是0.6 A ，R 1两端的电压有效值是6 V ，选项A 错误B 正确；通过R 2的电流有效值是0.6 A ，R 2两端的电压有效值是12 V ，选项CD 错误．6.(1)i ＝nBL 2ω2（R ＋r ）sin ωt (2)n 2πB 2L 4ωR16（R ＋r ）2(3)nBL 22（R ＋r ） (4)nBL 2ωR2（R ＋r ）【解析】 (1)线圈转动时，总是只有一条边切割磁感线，且ad 边和bc 边的转动线速度大小相等．当线框平行于磁场时，产生的感应电动势最大为E m ＝nBLv ＝nBL·ω12L ＝12nBL 2ω.由闭合电路欧姆定律可知I m ＝nBL 2ω2（R ＋r ），当以图示时刻(线框垂直于磁场)为计时起点时，流过R的电流表达式为i ＝I m sin ωt ＝nBL 2ω2（R ＋r ）sin ωt.(2)在线框由图示位置匀速转动90°的过程中，流过R 的电流由0变化到最大值，故可以用有效值计算电阻R 产生的热量：Q ＝I 2R T 4，其中I ＝I m 2＝nBL 2ω22（R ＋r ）， T ＝2πω，即Q ＝I 2R T4＝πn 2B 2L 4ωR 16（R ＋r ）2(3)在转过90°过程中的平均电动势为＝n ΔΦΔt ＝n·B 12L 2π2ω＝nBL 2ωπ流过R 的平均电流为－))＝^E －R ＋r ＝nBL 2ωπ（R ＋r ）所以流过R 的电荷量为q ＝－))·T 4＝nBL 2ωπ（R ＋r ）×π2ω＝nBL22（R ＋r ）(4)由部分电路欧姆定律可得电阻R 上的最大电压为 U m ＝I m R ＝nBL 2ω2（R ＋r ）R ＝nBL 2ωR2（R ＋r ）.高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
高中物理5.1交变电流教学案例新人教版选修3_1
《交变电流》教学案例一、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。
二、教学内容分析：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。
课本以电压，电流波形图引入交变电流的定义；通过手摇发电机的发电可以使正反向二极管同时发光，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。
二、教学目标设计：知识与技能1.理解交变电流的概念，能区分直流，交变电流，恒定电流。
2.理解中性面的概念，了解正弦式交变电流表达式的推导过程。
3.掌握正弦式交流电表达式，能利用表达式求峰值和瞬时值。
过程与方法通过交流发电机的示意图，学生分组做道具演示，让学生探究交变电流产生的过程；包括正弦交变电流的方向和表达式。
情感、态度、价值观体会人类利用自然规律改造自然，改善生活的巨大成就。
四、学生情况分析：通过一年半的物理学习，理科班的学生基本掌握了学习物理的技巧和能力。
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。
人教版高中选修1-1物理3.3交变电流教案(1)
交流电的产生及变化规律基础知识 一．交流电大小和方向都随时间作周期性变化的电流，叫做交变电流。
其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式电流，正弦式电流产生于在匀强电场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈里，线圈每转动一周，感应电流的方向改变两次。
二．正弦交流电的变化规律线框在匀强磁场中匀速转动． 1．当从图12—2即中性面．．．位置开始在匀强磁场中匀速转动时，线圈中产生的感应电动势随时间而变的函数是正弦函数：即 e=εm sin ωt ， i ＝I m sin ωtωt 是从该位置经t 时间线框转过的角度；ωt 也是线速度V 与磁感应强度B 的夹角；。
是线框面与中性面的夹角2．当从图位置开始计时：则：e=εm cos ωt ， i ＝I m cos ωtωt 是线框在时间t 转过的角度；是线框与磁感应强度B 的夹角；此时V 、B 间夹角为（π/2一ωt ）． 3．对于单匝矩形线圈来说E m =2Blv =BS ω； 对于n 匝面积为S 的线圈来说E m =nBS ω。
对于总电阻为R 的闭合电路来说I m =mE R三．几个物理量1．中性面：如图所示的位置为中性面，对它进行以下说明： （1）此位置过线框的磁通量最多．（2）此位置磁通量的变化率为零．所以 e=εm sin ωt=0， i ＝I m sin ωt=0 （3）此位置是电流方向发生变化的位置，具体对应图中的t 2，t 4时刻，因而交流电完成一次全变化中线框两次过中性面，电流的方向改变两次，频率为50Hz 的交流电每秒方向改变100次． 2．交流电的最大值：εm ＝B ωS 当为N 匝时εm ＝NB ωS（1）ω是匀速转动的角速度，其单位一定为弧度／秒，nad/s （注意rad 是radian 的缩写，round/s 为每秒转数，单词round 是圆，回合）．（2）最大值对应的位置与中性面垂直，即线框面与磁感应强度B 在同一直线上． （3）最大值对应图中的t 1、t 2时刻，每周中出现两次．3．瞬时值e=εm sin ωt ， i ＝I m sin ωt 代入时间即可求出．不过写瞬时值时，不要忘记写单位，如εm =2202V ，ω=100π，则e=2202sin100πtV ，不可忘记写伏，电流同样如此．4．有效值：为了度量交流电做功情况人们引入有效值，它是根据电流的热效应而定的．就是分别用交流电，直流电通过相同阻值的电阻，在相同时间内产生的热量相同，则直流电的值为交流电的有效值．（1）有效值跟最大值的关系εm =2U 有效，I m =2I 有效（2）伏特表与安培表读数为有效值．（3）用电器铭牌上标明的电压、电流值是指有效值． 5．周期与频率：交流电完成一次全变化的时间为周期；每秒钟完成全变化的次数叫交流电的频率．单位1/秒为赫兹（Hz ）． 规律方法一、关于交流电的变化规律【例1】如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0．5T ，边长L=10cm 的正方形线圈abcd 共100匝，线圈电阻r ＝1Ω，线圈绕垂直与磁感线的对称轴OO /匀速转动，角速度为ω＝2πrad ／s ，外电路电阻R ＝4Ω，求：（1）转动过程中感应电动势的最大值．（2）由图示位置（线圈平面与磁感线平行）转过600时的即时感应电动势．（3）由图示位置转过600角时的过程中产生的平均感应电动势． （4）交流电电表的示数． （5）转动一周外力做的功． （6）61周期内通过R 的电量为多少？ 解析：（1）感应电动势的最大值，εm ＝NB ωS ＝100×0．5×0．12×2πV=3．14V （2）转过600时的瞬时感应电动势：e ＝εm cos600=3．14×0．5 V ＝1．57 V （3）通过600角过程中产生的平均感应电动势：ε=N ΔΦ/Δt=2．6V（4）电压表示数为外电路电压的有效值： U=r R +ε·R ＝2143⋅×54=1．78 V（5）转动一周所做的功等于电流产生的热量 W ＝Q ＝（2mε）2（R十r ）·T ＝0．99J（6）61周期内通过电阻R 的电量Q ＝I ·61T ＝R ε61T ＝()6/60sin 0r R T NBS +＝0．0866 C【例2】磁铁在电器中有广泛的应用，如发电机，如图所示。
2017-2018学年人教版选修3-2 5.1交变电流 教案
坏发光二极管，所以，有必要在电路中串联一个保护电阻(约330 Q，电阻的
，防止发光二极管被烧坏。
首先通过介绍手摇发电机的模型告诉学生实际发电机要复杂的多，我们学习的是抽象出来的理想化模型，介绍教科书图5．1—3。
用问题链的方
①教科书图5．1—3中，矩形线圈转动过程中，哪些边会产生电动势?
ab 、cd 长度为L 1，ad 、，设线圈平面从中性面开始转动。
则经时间t
它与中性面的夹角是ωt 。
，转动半径为22
L ，所以
边速度方向与磁场方向夹角与线圈从中性面转过的角度相同；也。
第五章第1节《交变电流》教案
§5.1交变电流交变电流的产生行分析,得出一般性的结论.线圈转动一周,电流方向改变两次。
线圈转到与图示位置垂直时电流为零,也就是说电流为零时电流方向将发生改变。
中电流方向会发生改变?线圈转动一周,电流方向会改变几次?(2)线圈转到什么位置没有电流？(3)线圈转到什么位置电流最大？口头表述主题3：交变电流的变化规律要求学生根据法拉第电磁感应定律推导一下线圈感应电动势e随时间变化的表达式。
(1)整个线圈中的感应电动势e=BSωsin ωt。
(2)交变电流或电压随时间变化的图象是一条正弦曲线。
从图中我们可以找出正弦交变电流或电压的最大值、周期,也可以根据图线确定线圈任意时刻的感应电动势。
如图所示，已知面积为S的单匝线圈abcd在磁感应强度为B的匀强磁场中绕中心轴从中性面开始转动，角速度为ω.(1)根据法拉第电磁感应定律推导一下线圈感应电动势e随时间变化的表达式．(2)正弦交变电流或电压随时间的变化情况也可以从图象上表示出来,根据图象我们可以获取哪些信息?板书口头表述第三层级基本检测根据具体情况与部分同学交流,掌握学生的能力情况. 全体学生独立思考，独立完成，小组同学都完成后可交流讨论。
PPT课件技能拓展视学生基础和课堂时间、教学进度决定是否作要求教师未提出要求的情况下学有余力的学生可自主完成PPT课件记录要点教师可在学生完成后作点评学生在相应的位置做笔记。
PPT课件第四层级知识总结教师可根据实际情况决定有没有必要总结或部分点评一下。
学生就本节所学做一个自我总结，之后可小组交流讨论。
PPT课件呈现感悟收获注意有代表性的收集一些学生的体会，以便有针对性地调整教学方法。
根据自己的感受如实填写，根据自己的思考找出解决方案。
课外拓展发电机与电动机的比较PPT课件板书设计§5.1交变电流。
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。
18学年高中物理第五章交变电流第1节交变电流教学案新人教版选修3_2
第1节交变电流1.交变电流是指大小和方向都随时间周期性变化的电流。
2．线圈在磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时可产生正弦式交变电流，与转轴的位置无关。
3．正弦式交变电流的瞬时值表达式为e＝E m sinωt, u＝U m sin ωt, i＝I m sin ωt, 式中的E m、U m、I m是指交变电流的最大值，也叫峰值。
一、交变电流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。
2．直流方向不随时间变化的电流。
二、交变电流的产生1．过程分析图5112．中性面线圈在磁场中转动的过程中，线圈平面与磁场垂直时所在的平面。
三、交变电流的变化规律1．从两个特殊位置开始计时的瞬时值表达式2．交变电流的图像(1)正弦式交变电流的图像图512(2)其他几种不同类型的交变电流图5131．自主思考——判一判(1)方向周期性变化，大小不变的电流也是交变电流。
(√)(2)在匀强磁场中线圈绕垂直磁场的转轴匀速转动通过中性面时，感应电流为零，但感应电流为零时，不一定在中性面位置。
(×)(3)表达式为e ＝E m sin ωt 的交变电流为正弦式交变电流，表达式为e ＝E m sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫ωt ＋π2的交变电流也是正弦式交变电流。
(√)(4)线圈绕垂直磁场的转轴匀速转动的过程中产生了正弦交变电流，峰值越大，则瞬时值也越大。
(×)(5)交变电流的图像均为正弦函数图像或余弦函数图像。
(×)(6)线圈绕垂直磁场的转轴匀速转动的过程中产生了正弦交变电流，感应电动势的图像、感应电流的图像形状是完全一致的。
(√)2．合作探究——议一议 (1)中性面是任意规定的吗？提示：不是。
中性面是一个客观存在的平面，即与磁感线垂直的平面。
(2)如何理解线圈平面转到中性面时感应电动势为零，而线圈平面与中性面垂直时感应电动势最大呢？提示：根据法拉第电磁感应定律E ＝n ΔΦΔt 可知，感应电动势的大小不是与磁通量Φ直接对应，而是与磁通量的变化率成正比。
高中物理 交变电流学案 新人教版选修
高中物理交变电流学案新人教版选修交变电流教案新人教版选修1-1一、知识梳理一、交流发电机1、各种发电机都是有固定不动的“定子”和能够连续转动的“转子”组成、2、大小和方向随时间做周期性变化的的电流叫做交变电流，简称交流。
3、各种电池供给的电流只沿一个方向流动，叫做直流、二、交流的变化规律1、由电网供给的交变电流的数学表达式：电流i＝Imsinwt，电压u＝Umsinwt，式中Im、Um分别是电流、电压的最大值，叫做交流的峰值。
2、交变电流的大小和方向在不断地变化，我们把交流完成一次周期性变化所用的时间叫做交流的周期，通常用T表示，它的单位是秒（s）。
3、叫做交流的频率，频率通常用f表示，它的单位是，简称，符号是、4、频率和周期的关系：或、5、我国使用的交变电流的频率是 Hz，则周期为 s、三、交流能够通过电容器1、交流电能够通过电容器，所以电容器在交流电路中能起到“ ”的作用、2、电容器能够“ 、”，这一点在电子技术中有重要应用、四、交流的有效值1、交流的有效值是根据规定的：把交流和直流分别通过相同的电阻，如果在相等的时间里它们产生的热量相等，我们就把这个直流电压、电流的数值称做交流电压、电流的有效值。
2、按正弦规律变化的交流，它的有效值和峰值之间的确定关系：、、（用Ie、Ue、Im、Um分别表示交流电压、电流的有效值和峰值）二、例题分析例1、一个电热器接在220V交流电路上，发热功率为1Kw，如果把它接在直流电路中，使其功率也是1kW，直流电路的电压必须是V；一个电容器接在交流电路上，击穿与否，取决于交流电压的瞬时值是否超过电容器的耐压，连接在220V交流电源两端的电容器要能正常工作，其耐压必须大于 V、例2、如图所示为矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的正弦交变电流随时间变化的图像，由图可知：电流的最大值为 A；有效值为 A；交流的周期为 s；频率为 Hz三、课后练习1、频率为50Hz的正弦电流对人体的安全电压有效值不能超过36V，这个交流电压的周期 s，峰值是 V、2、频率为50Hz的交流电流，其方向每秒改变的次数和一个周期内达到最大值的次数是（）A、25次、1次B、50次、1次C、100次、2次D、200次、2次3、家庭照明用电的交变电压是220V，这“220V是指（）A、交流电电压的瞬时值B、交流电电压的最大值C、交流电电压的平均值D、交流电电压的有效值4、有一正弦交变电流的瞬时值表达式为，那么它的电流有效值是（）A、10AB、AC、314AD、50A【选做题】对电容器能通交流电流的原因，下列说法中正确的是（）A、当电容器接到交流上时，因为有自由电荷通过电容器，电路中才有交变电流B、当电容器接到交流上时，电容器交替进行充电和放电，电路中才有交变电流C、在有电容器的交流电路中，没有电荷定向移动D、在有电容器的交流电路中，没有电荷通过电容器。
高中物理 5.1 交变电流学案新人教版选修
高中物理 5.1 交变电流学案新人教版选修5、1 交变电流学习目标：（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。
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。
【预习案】一、复习知识：法拉第的电磁感应定律二、教材导读目标一：基本概念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2、直流电：________不随时间变化的电流称为直流，若电流大小和方向都不随时间变化则为恒定电流3、区别：tiObtiOa【例一】两电路中的电流分别为图a和图b所示，试判断a、b是否为交变电流？目标二：交变电流的产生【探究案】如图，将立体图转化成如下平面图，并讨论探究下面的问题a(b)d(c)Ba(b)d(c)Ba(b)d(c)Bd(c)a(b)Ba(b)d(c)B甲戊丁丙乙1、线圈在转动过程中，哪种情况下穿过线圈平面的磁通量最大？此时线圈在如何做切割磁感线运动？产生的感应电动势又将如何呢？中性面：2、线圈在转动过程中，哪种情况下穿过线圈平面的磁通量最小？此时线圈在如何做切割磁感线运动？产生的感应电动势又将如何呢？3、甲、乙、丙、丁、戊五种情况中哪几个位置产生瞬时的感应电动势？方向如何？请上图中表明感应电动势的方向。
从甲图到乙图过程中，电流又是怎样变化的？【例二】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。
目标三：交变电流的变化规律1、从中性面计时，t时刻线圈中的感应电动势e的推导：a(b)d(c)Bθ2、当以线圈通过中性面为计时起点时，交变电流电动势的函数表达式：e=Em sinωt，其中Em=2NBLv=NBωS；i=Im sinωt，其中Im=Em/R。
人教版选修1-1《交变电流》教案设计
第三节、交变电流教学目标：知识与技能1、理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。
过程和方法1、培养学生阅读、理解及自学能力．2、培养学生将知识进行类比、迁移的能力．3、使学生理解如何建立新的物理概念而培养学生处理解决新问题能力．4、培养学生应用数学工具处理解决物理问题的能力．5、训练学生由特殊到一般的归纳、演绎思维能力．情感、态度、价值观1、由用电器铭牌，可介绍我国近几年的经济腾飞，激发学生爱国精神和为建设祖国发奋学习的精神．2、让学生体会对称美．教学重点：交变电流的产生和变化规律．教学难点：表征的物理量和交流电有效值.教具：交流发电机、电灯、电流表、示波器、小灯泡、导线、学生电源教学过程：一、交流发电机说明：交流发电机是由定子和转子构成，有的发电机的磁体转动，线圈不动；有的发电机的磁体转动，线圈不动。
问：无论是线圈转动，还是磁体转动，转子的作用是什么？（转子的转动使得穿过线圈的磁通量发生变化)演示实验实验仪器：交流发电机、电灯、电流表实验过程：将交流发电机、电灯、电流表连接成电路，摇动交流发电机，观察电灯的亮度有什么变化？电流表的示数有什么变化？实验结果：电灯的亮度忽明忽暗，电流表的指针忽左忽右实验结论：发电机发出的电流大小和方向都在不断变化，大小、方向随时间做周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流。
各种电池供给的电流只沿一个方向流动，叫做直流二、交流的变化规律演示实验：实验仪器：示波器、小灯泡、导线、学生电源实验过程：将示波器和灯泡并联接入电路中，用示波器演示加在灯泡两端的电压实验现象：显示的电压图象为正弦曲线说明：严格的数学分析表明，电中的交变电流，它的电流、电压随时间按正弦函数的规律变化，这样的电流称之为正弦式电流问：如何表示正弦式电流在某一时刻的电流、电压？（i = Imsinωt u =Umsinωt）说明：Im、Um分别是电流和电压的最大值，叫做交流的峰值说明：交变电流的大小和方向在不断地变化，我们把交流完成一次周期性变化所用的时间叫做交流的周期，通常用T 表示，它的单位是秒。
三、交变电流-人教版选修1-1教案
三、交变电流-人教版选修1-1教案一、知识目标1.掌握正弦交变电动势的定义和基本特征；2.理解交流电路的欧姆定律及其物理意义；3.掌握纯电阻、纯电感和电阻电感串联电路的电流和电压的特点和计算方法；4.了解电感等效电路，其中包括互感和铁心绕组的基本特性。
二、能力目标1.通过观察、测量和探究交流电路的不同条件下的电流、电压、功率等参数的变化规律，培养学生的相关实验能力；2.培养学生的分析、解决问题的能力。
三、教学内容正弦交变电动势1.什么是交变电动势；2.交变电动势的特征（周期、频率、峰值、有效值）；3.交变电动势与直流电动势的比较。
交流电路的欧姆定律1.交流电路的欧姆定律的公式及其物理意义；2.实际电路中，电阻对交流电的影响。
纯电阻、纯电感和电阻电感串联电路的电流和电压的特点和计算方法1.纯电阻电路的特点和计算方法；2.纯电感电路的特点和计算方法；3.电阻电感串联电路的特点和计算方法。
电感等效电路1.铁心绕组与空心绕组的区别；2.互感器的特点及其应用；3.铁心绕组及其应用。
四、教学重点与难点教学重点1.正弦交变电动势及其特征；2.交流电路的欧姆定律；3.纯电阻、纯电感和电阻电感串联电路的电流和电压的特点和计算方法。
教学难点1.交变电动势与直流电动势的比较；2.电感等效电路中的互感器和铁心绕组的特点及应用。
五、教学方法1.讲授法：通过教师的语言、图片等教具向学生介绍交变电动势、欧姆定律、电路的特征等相关知识；2.实验法：通过实验帮助学生加深对交流电的理解，并观察不同条件下的电流、电压、功率等参数的变化规律；3.问题解决法：通过向学生提出具有挑战性和探究性的问题，培养学生的实践能力和分析解决问题的能力；4.互动式授课法：通过提问与回答、讨论等方式，让学生参与到课堂教学中来，发挥他们的主动性。
六、教学过程正弦交变电动势1.交替电流和交变电流的概念。
引导学生思考：为什么要用正弦曲线表示交流电信号？正弦曲线在交流电场合中的应用是什么？2.正弦量、周期、周期时间、频率和峰值、效值的概念及其计算方法。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第1节交变电流1.交变电流是指大小和方向都随时间周期性变化的电流。
2．线圈在磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时可产生正弦式交变电流，与转轴的位置无关。
3．正弦式交变电流的瞬时值表达式为e＝E m sinωt, u＝U m sin ωt, i＝I m sin ωt, 式中的E m、U m、I m是指交变电流的最大值，也叫峰值。
一、交变电流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。
2．直流方向不随时间变化的电流。
二、交变电流的产生1．过程分析图5112．中性面线圈在磁场中转动的过程中，线圈平面与磁场垂直时所在的平面。
三、交变电流的变化规律1．从两个特殊位置开始计时的瞬时值表达式从中性面位置开始计时从与中性面垂直 的位置开始计时磁通量 Φ＝Φm cos ωt ＝BS cos ωtΦ＝Φm sin ωt ＝BS sin ωt 感应 电动势e ＝E m sin ωt ＝NBSωsin ωte ＝E m cos ωt ＝ NBSωcos ωt 电压u ＝U m sin ωt ＝RNBSωR ＋rsin ωtu ＝U m cos ωt ＝ RNBS ωR ＋rcos ωt 电流i ＝I m sin ωt ＝NBSωR ＋rsin ωti ＝I m cos ωt ＝ NBSωR ＋rcos ωt 2．交变电流的图像 (1)正弦式交变电流的图像图512(2)其他几种不同类型的交变电流图5131．自主思考——判一判(1)方向周期性变化，大小不变的电流也是交变电流。
(√)(2)在匀强磁场中线圈绕垂直磁场的转轴匀速转动通过中性面时，感应电流为零，但感应电流为零时，不一定在中性面位置。
(×)(3)表达式为e ＝E m sin ωt 的交变电流为正弦式交变电流，表达式为e ＝E m sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫ωt ＋π2的交变电流也是正弦式交变电流。
(√)(4)线圈绕垂直磁场的转轴匀速转动的过程中产生了正弦交变电流，峰值越大，则瞬时值也越大。
(×)(5)交变电流的图像均为正弦函数图像或余弦函数图像。
(×)(6)线圈绕垂直磁场的转轴匀速转动的过程中产生了正弦交变电流，感应电动势的图像、感应电流的图像形状是完全一致的。
(√)2．合作探究——议一议 (1)中性面是任意规定的吗？提示：不是。
中性面是一个客观存在的平面，即与磁感线垂直的平面。
(2)如何理解线圈平面转到中性面时感应电动势为零，而线圈平面与中性面垂直时感应电动势最大呢？提示：根据法拉第电磁感应定律E ＝n ΔΦΔt 可知，感应电动势的大小不是与磁通量Φ直接对应，而是与磁通量的变化率成正比。
虽然线圈经过中性面时磁通量最大，但磁通量的变化率为零，所以感应电动势为零；虽然线圈平面与中性面垂直时磁通量为零，但磁通量的变化率最大，所以感应电动势最大。
(3)交流发电机输出的电流都可以表示为i ＝I m sin ωt 吗？提示：不一定。
如果线圈从中性面的垂面开始计时，则输出的电流表示为i ＝I m cos ωt 。
正弦交变电流的产生1．两个特殊位置的特点中性面 中性面的垂面 位置 线圈平面与磁场垂直线圈平面与磁场平行磁通量 最大 零 磁通量变化率 零 最大 感应电动势 零 最大 感应电流零最大电流方向改变不变2．正弦交变电流的产生条件(1)匀强磁场。
(2)线圈匀速转动。
(3)线圈的转轴垂直于磁场方向。
1．一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，当线圈通过中性面时( )A．线圈平面与磁感线方向平行B．通过线圈的磁通量达到最大值C．通过线圈的磁通量的变化率达到最大值D．线圈中的感应电动势达到最大值解析：选B 通过中性面时，线圈平面与磁感线方向垂直，磁通量最大，选项A错误，B正确；此时通过线圈的磁通量的变化率为零，则感应电动势为零，选项C、D错误。
2．关于线圈在匀强磁场中转动时产生的交变电流，以下说法中正确的是( )A．线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变B．线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次C．线圈平面每经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次D．线圈转动一周，感应电动势和感应电流方向都要改变一次解析：选C 线圈转至中性面时，线圈平面垂直于磁感线，磁通量最大，但磁通量的变化率、感应电动势、感应电流均为零，电流方向恰好发生变化。
因此，线圈在匀强磁场中转动产生交变电流时，每经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次，线圈每转动一周，两次经过中性面，感应电动势和感应电流的方向都改变两次，所以C正确。
3．(多选)下图中哪些情况，线圈中产生了正弦交变电流(均匀速转动)( )解析：选BCD 根据正弦交变电流产生的条件可知，B、C、D正确。
交变电流瞬时值表达式的书写[典例] 如图514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。
图514[思路点拨][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 T ，S ＝0.48 m 2，ω＝2π×15060rad s ＝5π rad/s，E m ＝NBSω＝50×0.5×0.48×5π V≈188 V，所以e ＝188 sin 5πt V 。
[答案] e ＝188 sin 5πt V求解交变电流的瞬时值问题的答题模型若线圈给外电阻R 供电，设线圈本身电阻为r ，由闭合电路欧姆定律得：i ＝e R ＋r ＝E mR ＋rsin ωt ＝I m sin ωt 。
R 两端的电压可记为u ＝U m sin ωt 。
1.有一个正方形线框的线圈匝数为10匝，边长为20 cm ，线框总电阻为1 Ω，线框绕OO ′轴以10π rad s 的角速度匀速转动，如图515所示，垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5 T ，求：图515(1)该线框产生的交变电流电动势最大值、电流最大值分别是多少？ (2)线框从图示位置转过60°时，感应电动势的瞬时值是多大？ (3)写出感应电动势随时间变化的表达式。
解析：(1)交变电流电动势最大值为E m ＝nBSω＝10×0.5×0.22×10π V＝6.28 V 电流的最大值为I m ＝E m R ＝6.281A ＝6.28 A 。
(2)线框转过60°时，感应电动势E ＝E m sin60°≈5.44 V。
(3)由于线框转动是从中性面开始计时的，所以瞬时值表达式为e ＝E m sin ωt ＝6.28 sin 10πt V 。
答案：(1)6.28 V 6.28 A (2)5.44 V (3)e ＝6.28 sin 10πt V2.如图516所示，一半径为r ＝10 cm 的圆形线圈共100匝，在磁感应强度B ＝5π2 T的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的中心轴线OO ′以n ＝600 r min 的转速匀速转动，当线圈转至中性面位置(图中位置)时开始计时。
图516(1)写出线圈内所产生的交变电动势的瞬时值表达式； (2)求线圈从图示位置开始在160s 时的电动势的瞬时值； (3)求线圈从图示位置开始在160s 时间内的电动势的平均值。
解析：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴线匀速转动时，线圈内产生正弦式交变电动势，当线圈平面在中性面时开始计时，其表达式为e ＝E m sin ωt ，而在某段时间内的平均电动势可根据E ＝N ΔΦΔt求得。
(1)e ＝E m sin ωt ，E m ＝NBSω(与线圈形状无关)，ω＝20π rad s ， 故e ＝100sin 20πt V 。
(2)当t ＝160 s 时，e ＝100sin ⎝⎛⎭⎪⎫20π×160V ＝50 3 V≈86.6 V。
(3)在160 s 内线圈转过的角度θ＝ωt ＝20π×160 rad ＝π3 rad ，由Φ＝BS cos ωt 知ΔΦ＝12BS ，所以E ＝N ΔΦΔt ＝150πV 。
答案：(1)e ＝100sin 20πt V (2)86.6 V (3)150πV交变电流的图像正弦式交变电流随时间变化情况可以从图像上表示出来，图像描述的是交变电流随时间变化的规律，它是一条正弦曲线，如图517所示。
图517从图像中可以解读到以下信息： 1．交变电流的最大值 I m 、E m ，周期T 。
2．因线圈在中性面时感应电动势、感应电流均为零，磁通量最大，所以可确定线圈位于中性面的时刻。
3．找出线圈平行于磁感线的时刻。
4．判断线圈中磁通量的变化情况。
5．分析判断i 、e 随时间变化的规律。
[典例] 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 边垂直，在t ＝0时刻，线圈平面与纸面重合(如图518)，线圈的cd 边离开纸面向外运动，若规定由a →b →c →d →a 方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流I 随时间t 变化的图像是( )图518[思路点拨]计时位置→确定正弦还是余弦→运用右手定则或楞次定律确定电流的方向→图像[解析] 线圈在磁场中绕和磁场方向垂直的轴匀速转动时可以产生按正弦规律变化的交变电流，对于图示起始时刻，线圈的cd边离开纸面向纸外运动，速度方向和磁场方向垂直，产生的电动势的瞬时值最大；用右手定则判断出电流方向为逆时针方向，与规定的正方向相同，所以C对。
[答案] C分析正弦交变电流图像问题的两个注意(1)注意横、纵坐标表示的物理量，以及图像上的特殊位置。
(2)注意把图像和线圈的转动过程对应起来。
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匀速转动，线圈中的感应电动势e随时间t变化的规律如图519所示，则下列说法正确的是( )图519A．图像是从线圈平面位于中性面开始计时的B．t2时刻穿过线圈的磁通量为零C．t2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，穿过线圈的磁通量的方向也变化解析：选B 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错误；t2时刻感应电动势最大，穿过线圈的磁通量的变化率最大，磁通量为零，选项B正确，C错误；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，但方向并不变化，选项D 错误。