交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律

1、交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律教學(xué)目的知識(shí)目的知道正弦交流電是矩形線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的 知道中性面的概念掌握交變電流的變化規(guī)律及表示方法， 理解描述正弦交流電的物理量的物理含義理解正弦交流電的圖像，能從圖像中讀出所需要的物理量.理解交變電流的瞬時(shí)值和最大值， 能正確表達(dá)出正弦交流電的最大值、有效值、瞬時(shí)值理解交流電的有效值的概念， 能用有效值做有關(guān)交流電功率的計(jì)算能力目的掌握描述物理規(guī)律的基本方法一一文字法、公式法、圖像法.培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、 空間想象能力、 立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖進(jìn)行處問(wèn)習(xí)題的能力培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決處物問(wèn)習(xí)題的能力情感目的培養(yǎng)學(xué)生愛(ài)國(guó)主義精神及為富民強(qiáng)國(guó)認(rèn)真學(xué)習(xí)的精神教

2、學(xué)建議教材分析以及相應(yīng)的教法建議交流與直流有許多相似之處， 也有許多不同之處 學(xué)習(xí)中我們特別要注意的是交流與直流的不同之處， 即交流電的特殊之處 這既是學(xué)習(xí)、了解交流電的關(guān)鍵，也是學(xué)習(xí)、研究新知識(shí)的重要方法在與已知的知識(shí)做比照實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)和掌握新知識(shí)特點(diǎn)的方法， 是物理課學(xué)習(xí)中很有效和很常用的方法在學(xué)習(xí)交變電流之前，應(yīng)幫助學(xué)生理解直流電和交流電的區(qū)別 其區(qū)別的關(guān)鍵是電流方向是否隨時(shí)間變化 同時(shí)給出了恒定電流的定義大小和方向均不隨時(shí)間變化對(duì)于交變電流的產(chǎn)生， 課本采取由感性到理性， 由定性到定量，逐步深入的講述方法 為了有利于學(xué)生理解和掌握， 教學(xué)中要盡可能用示波器或模型配合講解 教學(xué)中應(yīng)注意讓學(xué)

3、生觀察教材中的線圈通過(guò) 4 個(gè)特殊位置時(shí)電表指針的變化情況， 分析電動(dòng)勢(shì)和電流方向的變化，使學(xué)生對(duì)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周中電動(dòng)勢(shì)和電流的變化有比較清楚的了解有條件的， 還可以要求學(xué)生運(yùn)用已學(xué)過(guò)的知識(shí)，自己進(jìn)行分析和判斷用圖像表示交變電流的變化規(guī)律，是一種重要方法，它形象、直觀、學(xué)生易于接受要注意在學(xué)生已有的圖像知識(shí)的基礎(chǔ)上，較好地掌握這種表述方法更要讓學(xué)生知道，交變電流有許多種，正弦電流只是其中簡(jiǎn)單的一種 課本中用圖示的方法介紹了常見(jiàn)的幾種， 以開(kāi)闊學(xué)生思路，但不要求引伸在這一節(jié)實(shí)驗(yàn)中學(xué)生要第一次接受許多新名詞，如交變電流、正弦電流、 中性面、 瞬時(shí)回值、 最大值 （以及下一節(jié)的有效值） 等等 要讓學(xué)生

4、明白這些名詞的準(zhǔn)確含義 特別是對(duì)中性面的理解， 要讓學(xué)生明確，中性面是指與磁場(chǎng)方向垂直的平面當(dāng)線圈位于中性面時(shí)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零， 線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中通過(guò)中性面時(shí)， 其中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向要改變課本上介紹的交變電流的產(chǎn)生，實(shí)際上是正弦交流電的產(chǎn)生 以矩形線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)為模型， 以線框通過(guò)中性面為計(jì)時(shí)起點(diǎn)， 得到電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間滿足正弦變化的交變電流 這里可以明確指出，電動(dòng)勢(shì)的最大值由線框的匝數(shù)、線框面積、轉(zhuǎn)動(dòng)角速度和磁感應(yīng)強(qiáng)度共同決定課本將線框的位置與產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的對(duì)應(yīng)起來(lái)， 意圖是幫助學(xué)生建立起鮮明的形象， 把物理過(guò)程和描述它的物理規(guī)律對(duì)應(yīng)起來(lái) 教師可以通過(guò)一些問(wèn)習(xí)題的發(fā)問(wèn)，幫助學(xué)生理解有

5、關(guān)內(nèi)容，例如，假如在線框轉(zhuǎn)到線框平面與磁感線平行時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)， 它產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖像應(yīng)是什么樣的？交流電的有效值、周期等概念的學(xué)習(xí)重在理解.交流電的有效值概念是本章的重點(diǎn)， 也是難點(diǎn) 課本中的交流電有效值定義特別強(qiáng)調(diào)是從使電阻產(chǎn)生熱量等效這一方面來(lái)定義交流電的有效值的 教材中直接給出了正弦交流電流的有效值與最大值的關(guān)系式，但不要求證明，為了讓學(xué)生更好地理解和熟悉有效值，課本上已經(jīng)指出， 交流電壓表和電流表的示數(shù)都是有效值， 家用電器上的標(biāo)稱也是有效值交流電的周期描述交流電的變化快慢 在一個(gè)周期時(shí)間內(nèi)， 交流電完成一次完全變化在實(shí)際生活中，經(jīng)常能見(jiàn)到的是交流電的頻率.我國(guó)民用交流電的頻率

6、是50Hz.在一些歐美國(guó)家，交流電的頻 率是60H Z .交流電的最大值、 有效值、 周期和頻率都是描述交流電某一方面的特性， 而交流電的圖像卻可以全面反映某一交流電的情況 所以，要求學(xué)生能夠從交流電的圖像中得到描述交流電的各個(gè)物理量教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)分析以及解決規(guī)定重點(diǎn)：交變電流產(chǎn)生的物理過(guò)程的分析及中性面的特點(diǎn).難點(diǎn)：交變電流產(chǎn)生的物理過(guò)程的分析.疑點(diǎn)：當(dāng)線圈處于中性面時(shí)磁通量最大，而感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零.當(dāng)線圈處于平行磁感線時(shí)，通過(guò)線圈的磁通量為零，而感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大即 ， 有最大值； ， 的理解解決規(guī)定：通過(guò)對(duì)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一周的實(shí)物演示， 立體圖結(jié)合側(cè)視圖的分析、 特殊位置結(jié)合任一

7、位置分析使學(xué)生了解交變電流的大小和方向是如何變化的通過(guò)側(cè)視圖分析線圈運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向 之間關(guān)系， 利用導(dǎo)體切割磁場(chǎng)線方法來(lái)處理，使問(wèn)習(xí)題容易理解教學(xué)教案方案交流電的產(chǎn)生和變化規(guī)律教學(xué)用具：交流發(fā)電機(jī)模型、演示電流表教學(xué)過(guò)程：一、知識(shí)回憶教師：如何產(chǎn)生感應(yīng)電流？請(qǐng)運(yùn)用電磁感應(yīng)的知識(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)發(fā)電機(jī)模型學(xué)生設(shè)計(jì)：讓矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)二、新課教學(xué)：交變電流的產(chǎn)生演示 1：出示手搖發(fā)電機(jī)模型，并連接演示電流表當(dāng)線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電流表的指針隨著線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)而擺動(dòng)，線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周指針左右擺動(dòng)一次表明電流強(qiáng)度的大小和方向都做周期性的變化，這種電流叫交流電交變電流的變化規(guī)律投影顯示：矩形線圈在勻

8、強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的四個(gè)過(guò)程分析：線圈 bc 、 da 始終在平行磁感線方向轉(zhuǎn)動(dòng)，因而不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，只起導(dǎo)線作用（ 1） 線圈平面垂直于磁感線（甲圖） ， ab、 cd 邊此時(shí)速度方向與磁感線平行，線圈中沒(méi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，沒(méi)有感應(yīng)電流教師強(qiáng)調(diào)指出：這時(shí)線圈平面所處的位置叫中性面中性面的特點(diǎn)：線圈平面與磁感線垂直，磁通量最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小為零，感應(yīng)電流為零（ 2）當(dāng)線圈平面逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)時(shí)（乙圖） ，即線圈平面與磁感線平行時(shí)， ab 、 cd 邊的線速度方向都跟磁感線垂直， 即兩邊都垂直切割磁感線，這時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，線圈中的感應(yīng)電流也最大（ 3）再轉(zhuǎn)過(guò)時(shí)（丙圖） ，線圈又處于中性面位置，線圈中沒(méi)

9、有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（ 4）當(dāng)線圈再轉(zhuǎn)過(guò) 時(shí)，處于圖（?。┪恢茫?ab、 cd 邊的瞬時(shí)速度方向，跟線圈經(jīng)過(guò)圖（乙）位置時(shí)的速度方向相反，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向也跟在（圖乙）位置相反（ 5） 再轉(zhuǎn)過(guò) 線圈處于起始位置 （戊圖） ， 與（甲） 圖位置相同，線圈中沒(méi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在場(chǎng)強(qiáng)為 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中， 矩形線圈邊長(zhǎng)為 ， 逆時(shí)針繞中軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為 ，從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，經(jīng)過(guò)時(shí)間 線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小如何變化呢？線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度為 ，轉(zhuǎn)過(guò)的角度為 ，此時(shí) ab 邊線速度，這時(shí) ab 邊中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：cd 邊切割磁感線的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：就整個(gè)線圈來(lái)看，因ab、 cd 邊產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)方向相同，是串聯(lián)，

10、所以當(dāng)線圈平面跟磁感線平行時(shí)，即 ，這時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值；感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式為：可見(jiàn)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中， 勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是按正弦規(guī)律變化的 即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向是以一定的時(shí)間間隔做周期性變化當(dāng)線圈跟外電路組成閉合回路時(shí)， 設(shè)整個(gè)回路的電阻為 ， 則電路的感應(yīng)電流的瞬時(shí)值為表達(dá)式感應(yīng)電流瞬時(shí)值表達(dá)式為 ， 這種按正弦規(guī)律變化的交變電流叫正弦式電流交流電的圖像交流電的變化規(guī)律還可以用圖像來(lái)表示， 在直角坐標(biāo)系中， 橫軸表示線圈平面跟中性面的夾角（或者表示線圈轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過(guò)的時(shí)間 ） ，縱坐標(biāo)表示感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) （感應(yīng)電流） 交流發(fā)電機(jī)（ 1）發(fā)電機(jī)的基本組成用來(lái)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的線圈（叫電樞）.用來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁極（ 2）發(fā)電機(jī)的基本品種旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)（電樞動(dòng)磁極不動(dòng)）.旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)（磁極動(dòng)電樞不動(dòng)）.無(wú)