第五章交變電流1.交變電流導(dǎo)學(xué)案

1、5.1交變電流導(dǎo)學(xué)案教學(xué)目標(biāo)：1 會(huì)觀察電流(或電壓)的波形圖，理解交變電流、直流的概念2分析線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周中電動(dòng)勢(shì)和電流方向的變化，能對(duì)交變電流的產(chǎn)生有比較清楚的 了解，具有運(yùn)用基本原理解決新情境下問(wèn)題的能力。3 知道交變電流的變化規(guī)律即表示方法，知道交變電流的峰值、瞬時(shí)值的物理意義。教學(xué)重點(diǎn)：交變電流的產(chǎn)生及表達(dá)式的推導(dǎo)教學(xué)難點(diǎn)：交變電流的產(chǎn)生及推導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)：1 交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律和 時(shí)間做 化的電流叫做交變電流，簡(jiǎn)稱(chēng)交流 隨時(shí)間變化的電流稱(chēng)為直流。大小和方向都不隨時(shí)間變化的電流叫做 電流2 .中性面：特占磁通量，磁通量的變化量 磁通量的變化率 寸點(diǎn)* 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) e =， 應(yīng)電流

2、感應(yīng)電流方向 線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流方向改變 次3. 正弦式電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律(1) 產(chǎn)生考慮下面幾個(gè)問(wèn)題：1. 圖5.1-3中在線圈由甲轉(zhuǎn)到乙的過(guò)程中，AB邊中電流向哪個(gè)方向流動(dòng)？2. 在線圈由丙轉(zhuǎn)到丁的過(guò)程中，AB邊中電流向哪個(gè)方向流動(dòng)？3. 線圈轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)線圈中沒(méi)有電流，轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)線圈中的電流最大？4. 大致畫(huà)出通過(guò)電流表的電流隨時(shí)間變化的曲線，從 E經(jīng)負(fù)載流向F的電流為正，反 之為負(fù)。在橫坐標(biāo)上標(biāo)出線圈到達(dá)甲、乙、丙、丁幾個(gè)位置時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻。(2) 變化規(guī)律根據(jù)圖回答下面幾個(gè)問(wèn)題： 線圈與中性面的夾角是多少？ ab邊速度多大？ ab邊速度方向與磁場(chǎng)方向夾角多大？ ab邊產(chǎn)生感

3、應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大？ 線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大？（1）函數(shù)形式：N匝面積為S的線圈繞垂直磁場(chǎng)平行線圈平面的軸以角速度轉(zhuǎn)動(dòng),從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，則電壓 e = NBS，si，（ ；m = NBS）電壓 u=IR=l mRsin wte = ；m sin ， 電流 imsin t = I m sin tR R從與中性垂直位置開(kāi)始計(jì)時(shí)：（寫(xiě)出對(duì)應(yīng)的表達(dá)式）（2）圖象：正弦式圖像：鋸齒形掃描電壓波形:矩形脈沖波形:ab=cd=0.2m,例1 矩形線圈abed的邊長(zhǎng)ab=cd=40cm,bc=da=30cm,共有200匝，以 300r/min的轉(zhuǎn)速在磁感強(qiáng)度為0.2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的 中心軸00勻速轉(zhuǎn)

4、動(dòng)，在t =0時(shí)刻處于圖所示位置.此線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電 動(dòng)勢(shì)最大值V，有效值為E=V，再轉(zhuǎn)過(guò)_。出現(xiàn)第一次中性面。a !dx|x： x| Bx b o c x例2如圖所示的100匝矩形線框繞OO軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為120r/min ad=bc=0.1m,磁感應(yīng)強(qiáng)度B= 1T,試求：（1）線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電 x 動(dòng)勢(shì)的最大值是多少？（ 2）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式；xxx課后鞏固練習(xí)1、交流發(fā)電機(jī)在工作時(shí)的電動(dòng)勢(shì)為 e= Esin 7，若將其線框的轉(zhuǎn)速提高到原來(lái)的兩倍, 其他條件不變，則其電動(dòng)勢(shì)變?yōu)椋ǎ〢.Esin t/ 2B.2 Esin，t/2 C. Esin2D.2 Esin22、矩形線框在勻強(qiáng)

5、磁場(chǎng)內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中， 線框輸出的交流電壓隨時(shí)間變化的圖像如圖所示，下列說(shuō)法中正確的是（）（A）1 s末線框平面垂直于磁場(chǎng)，通過(guò)線框的磁通量變化最快，（B）2 s末線框平面垂直于磁場(chǎng)，通過(guò)線框的磁通量最大，（C）交流電壓的最大值為 36 2 V，頻率為0.25Hz,（D）交流電壓的最大值為36V,周期為4 s。3、如圖13-1-5是某交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電流的圖像，根據(jù)圖 像可以判（）A、此交變電流的頻率為5HzB此交變電流的周期為0.1sC、將標(biāo)有“ 12V、3W的燈泡接在此交變電流上，燈泡可以正常發(fā)光D、圖像上對(duì)應(yīng)的0.15s時(shí)刻，發(fā)電機(jī)中的線圈剛好轉(zhuǎn)至中性面4.如圖所示，一正方形線圈ab

6、ed在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的對(duì) 稱(chēng)軸00勻速轉(zhuǎn)動(dòng)沿00觀察，線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,線圈匝數(shù)為n，邊長(zhǎng)為I，電阻為R,轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度 為，則當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至圖示位置時(shí)（）A.線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)?abeda B線圈中感應(yīng)電流為nBI2 R0C.穿過(guò)線圈的磁通量為0 D.穿過(guò)線圈的磁通量的變化率為 05. 一個(gè)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)按正弦規(guī)律變化，其瞬時(shí)值的表達(dá)式為e=220 sin 100 n tV,下列說(shuō)法中正確的是：（）A.頻率是50Hz.當(dāng)t=0時(shí)，線圈平面與中性面重合C.當(dāng)t=1/100 s時(shí)，e的值最大為220 V D .線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為31

7、4rad/s6、 一矩形線圈，繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)并位于線圈平面的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t的變化如圖所示，下面說(shuō)法中正確的是（）A.t1時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量為零B.t2時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值最大C. t3時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值最大D. 每當(dāng)e變換方向時(shí)，通過(guò)線圈的磁通量絕對(duì)值最小7. 一個(gè)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的線框，當(dāng)線框轉(zhuǎn)至中性面時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)。t1=1/60s，線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 50V,當(dāng)t2=1/30s時(shí)，線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 50.3V, 求：（1）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值；（2）線框轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度的大?。唬?）線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式。8. 勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B,邊長(zhǎng)L的正方形線圈abcd共N匝, 線圈電阻為r ,線圈繞垂直于磁感線的軸 00 以如圖所示的角速 度3勻速轉(zhuǎn)動(dòng),外電路電阻為R .在答卷圖中標(biāo)出此刻線圈感應(yīng)電流的方向.（2）轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最