高二物理集体备课教案

物理组高二集体备课教案

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

如何产生感应电流？

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 。

线圈转动的线速度为v=ωL/2，转过的角度为θ=ωt ， 此时ab 边线速度v 以磁感线的夹角也等于ωt ，这时ab 边中的感应电动势为e ab 同理，cd 边切割磁感线的感应电动势为e cd ：

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

当线圈平面跟磁感线平行时，即ωt=π/2，这时感应电动势最大值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 这种按正弦规律变化的交变电流叫正弦式电流

t

Bl t l Bl BLV e cd ωωωωsin 2

1

sin 22===t

BS t Bl e ωωωωsin sin 2==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 21sin 22

===

3、交流电的图像

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）。

4、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（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

第二节 表征交变电流的物理量

教学目的：l 、掌握表征交变电流大小物理量。

2、理解有效值的定义并会用它解决相关问题。

3、掌握表征交变电流变化快慢的物理量。

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

(一)、交变电流：

产生的交流是随时间按正弦规律变化的。即正弦交流。

2、中性面：匀速旋转的线圈，位于跟磁感线垂直的平面叫做中性面。这一位置穿过线圈的磁通量最大，但切割边都未切割磁感线，或者说这时线圈的磁通量变化率为零，线圈中无感应电动势。

3、规律：

（1）、函数表达式：从中性面开始计时，则e=NBS ωsin ωt 。用εm

表示峰

值NBS ω 则e=ε

m sin ωt

在纯电阻电路中,电流I=

R

R e m

ε=sin ωt=I m sin ωt ，电压u=U m sin ωt 。 二、新课教学：

1、表征交变电流大小物理量

①瞬时值：对应某一时刻的交流的值 用小写字母x 表示，e i u ②峰值：即最大的瞬时值 用大写字母表示，U m Ｉm εm εm = nsB ω Ｉm =εm / R

注意：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动时，所产生感应电动势的峰值为

εm =NBS ω，即仅由匝数N ，线圈面积S ，磁感强度B 和角速度ω四个量决定。与轴的具体位置，线圈的形状及线圈是否闭合都是无关的。 ③有效值：

ⅰ、意义：描述交流电做功或热效应的物理量

ⅱ、定义：跟交流热效应相等的恒定电流的值叫做交流的有效值。 ⅲ、正弦交流的有效值与峰值之间的关系是ε=2

m

ε I=

2

m I U=

2

m U 。

注意：正弦交流的有效值和峰值之间具有ε=

2m

ε，U=

2

2m

m I I U =

的关系，

非正弦（或余弦）交流无此关系，但可按有效值的定义进行推导，如对于正负半周最大值相等的方波电流，其热效应和与其最大值相等的恒定电流是相同的，因而其有效值即等于其最大值。即I=I m

。

ⅳ、交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值；交流电流表和交流电

压表的读数是有效值。对于交流电若没有特殊说明的均指有效值。 ⅴ、在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。 ④、峰值、有效值、平均值在应用上的区别。

峰值是交流变化中的某一瞬时值，对纯电阻电路来说，没有什么应用意

义。若对含电容电路，在判断电容器是否会被击穿时，则需考虑交流的峰值是否超过电容器的耐压值。

交流的有效值是按热效应来定义的，对于一个确定的交流来说，其有效

值是一定的。而平均值是由公式t

n ∆∆Φ

=ε确定的，其值大小由某段时间磁通量的

变化量来决定，在不同的时间段里是不相同的。如对正弦交流，其正半周或负半周的平均电动势大小

为πωnBs T Bs n 22

2=

⋅=，而一周期内的平均电动势却为零。在计算交流通过电阻产生的热功率时，只能用有效值，而不能用平均值。在计算通过导体的电量时，只能用平均值，而不能用有效值。

①、周期T ：s . ②、频率f ③、角频率ω单位：rad/s.

④、角速度、频率、周期，的关系 ω=2πf=T

π

2