交變電流的描述導學案

1、碣石中學高二年級物理學科活力課堂導學案課題 2-2 交變電流的描述班級姓名學習目標:（1）、掌握用函數(shù)表達式描述交變電流;（2）、掌握用圖象描述交變電流。教學重點、難點：重點：交變電流。難點：交變電流的原理。第一部分：個體自學12兀1 周期T,頻率f,角速度，轉(zhuǎn)速n間的關(guān)系：n = f2二f =2二nTT2我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活用的交變電流：周期是 ，頻率是 。在每秒鐘內(nèi)，電流的方向變化次。3交流發(fā)電機的線圈在磁場中勻速轉(zhuǎn)動，感應電動勢e的變化規(guī)律為.若把線圈和電阻 R'連成閉合電路，設(shè)總電阻為 R,則電路中電流的瞬時值 i =，電阻R'上的電壓瞬時值u= （注意結(jié)合上學期知識）

2、第二部分：合作探究【探究一】討論與交流廠她）；中性面（1）：如圖所示是交流發(fā)電機線圈截面示意圖，標有a的小圓圈表示線圈ab邊的橫截面，標有 d的小圓圈表示線圈 cd邊的橫截面。設(shè)ab邊的長度為| , ad邊的長度為，外磁場的磁感應強度為B，線圈平面從中性面開始轉(zhuǎn)動，角速度為3,經(jīng)時間t。則：1：線圈轉(zhuǎn)過的角度： , ab邊的線速度v的方向跟磁感線方向間的夾角為：。2： ab邊中的感應電動勢： eab =，其中v=。3 :整個線圈的感應電動勢：e=4 :若線圈匝數(shù)為 N ,則整個線圈的感應電動勢：e=設(shè)： Em =2NBlv = NBS ，則 e= 上式中的e隨著時間而變化，不同時刻有不同的數(shù)值

3、，叫做電動勢的，Em表示電動勢達到的：叫做電動勢的峰值。上式表明，電動勢按規(guī)律變化。實驗證明，在只含有電阻的電路中，歐姆定律也適用于交流電路，如果用R表示閉合電路的總電阻，Im表示電路中電流的峰值，用 i表示電路中感應電流的瞬時值，則有i= 外電路中一段導線上的電壓同樣是按正弦規(guī)律變化的。設(shè)這段導線的電阻為R，電壓瞬時值為u= 【課后思考】如果線圈不是從中性面開始計時，而是與中性面有一個初始夾角,應電動勢的瞬時值表達式又怎樣來推呢？如圖所示，線圈從圖中實線位置開始計時，經(jīng)過時間t,線圈轉(zhuǎn)過的角度：ab邊的線速度v的方向跟磁感線方向間的夾角：(31 + ':),其它分析同上。則感【針對訓

4、練】用函數(shù)表達式描述交變電流(1) . 一臺發(fā)電機產(chǎn)生的正弦交流電的電動勢峰值是156V，線圈從中性面開始勻速轉(zhuǎn)動，其角速度是瞬時電動勢 e = 156sin(120n t)N=n X 2 =120 次120 n rad/s,寫出電動勢瞬時值表達式。在1s內(nèi)電流方向改變多少次?(2) 閉合線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速為 240 r/min，若線圈平面轉(zhuǎn)至與磁場方向平行時的電動勢為2 V ,則從中性面開始計時，所產(chǎn)生的交流電動勢的表達式為e= V ,電動勢的峰值為 V,從中性面1起經(jīng)48 s,交流電動勢的大小為v.【探究二】用圖象描述交變電流由上面表達式可得出正弦式電流的電動勢e、電流i和電壓

5、u隨時間變化的圖象，如圖所示:e=Em sin 3 t=20sin 100 n t V.(4) : ( 10年廣東卷)圖7是某種正弦式交變電壓的波形圖，由圖可確定該電壓的(BC)【針對訓練】用圖象描述交變電流(3) 某線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的交變電動勢的圖象如圖所示。由圖可知的信息有哪些? 解:由圖象可知，該交變電動勢的最大值 Em=20 - 2 V,周期T=0.02 s.1 1頻率：f= T =0.02 Hz=50 Hz2n角速度：3 = T =100 n rad/s該交變電動勢的瞬時值表達式為:A. 周期是0.01SB. 最大值是311VC. 角速度為100 nD. 表達式為 U

6、=220si n100 ntV）第三部分：小組展示1、各小組組長 展示課前一天 書面上交本小組學習困難點給科代表，科代表轉(zhuǎn)交老師2、由抽簽方式?jīng)Q定哪一小組講述本節(jié)知識點并展示小組導學成果，講述人由小組定3、全班參與討論，并解決困難點。第四部分：鞏固提升1、矩形線圈在勻強磁場中繞著垂直磁感線方向的軸勻速轉(zhuǎn)動，當線圈垂直中性面時，下列說法中正確的是 （ B ）A、穿過線圈的磁通量最大，線圈中的感應電動勢最大.E、穿過線圈的磁通量等于零，線圈中的感應電動勢最大.C、穿過線圈的磁通量最大，線圈中的感應電動勢等于零.D、穿過線圈的磁通量等于零，線圈中的感應電動勢等于零.2、矩形線圈繞垂直于勻強磁場并位于

7、線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動，線圈中的感應電動勢 圖所示，則下列說法正確的是（D ）A. tl時刻通過線圈的磁通量為零B. t2時刻通過線圈的磁通量的絕對值為最大C. t3時刻通過線圈的磁通量變化率的絕對值最大D. 每當e的方向變化時，通過線圈的磁通量絕對值都為最大3通過閉合線圈平面的門-t圖象如圖所示，下列說法正確的有AA. tl時刻線圈中感應電動勢最大B. t2時刻線圈中感應電動勢最大C. t3時刻線圈平面與中性面重合D. tl、t3時刻線圈中感應電流方向相同4：處在勻強磁場中的矩形線圈 abed，以恒定的角速度繞 ab邊轉(zhuǎn)動， 刻，線圈平面與紙面重合（如圖所示）,線圈的ed邊離開紙面向外運動。

8、 正，則能反映線圈中感應電流 I隨時間t變化的圖線是e隨時間t的變化規(guī)律如右磁場方向平行于紙面并與ab垂直。在t=0時若規(guī)定由af bf cf df a方向的感應電流為（C ）00'與磁感線垂直.已知勻強磁場的5如圖10- 1 2所示，單匝矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)動軸線0學習好資料歡迎下載磁感應強度B= 1T,線圈所圍面積 S= 0.1 m2，轉(zhuǎn)速12 r/min.若從中性面開始計時，則線圈中產(chǎn)生的感應電動勢的瞬時值表達式應為(C )A. e= 12 n sin 120t(V)B. e= 24 n sin 120 n t(V)C. e= 0.04 n sin0.4 n t(V

9、)D. e= 0.4 n cos2n t(V)6.有一個10匝正方形線框，邊長為20 cm,線框總電阻為1 Q,線框繞00 '軸以10冗rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動,如圖所示，垂直于線框平面向里的勻強磁場的磁感應強度為0.5 T.問：(1) 該線框產(chǎn)生的交變電流電動勢最大值、電流最大值分別是多少？(2) 線框從圖示位置轉(zhuǎn)過 60。時，感應電動勢的瞬時值是多大？(3) 寫出感應電動勢隨時間變化的表達式.7: 矩形線圈，面積是 0.05m2,共100匝，線圈電阻為 2 Q ,外接電阻為 R=8 Q ,線圈在磁感應強度為B= 1/n T的勻強磁場中以300r/min的轉(zhuǎn)速繞垂直于磁感線的軸勻速

10、轉(zhuǎn)動。如圖所示，若從中性面開始計時，求：(1) 線圈中感應電動勢的瞬時表達式；(2) 線圈從開始計時經(jīng) 1/30s時，線圈中電流的瞬時值;(3) 外電路電阻R兩端電壓的瞬時表達式。(4) 畫出電動勢隨時間變化的圖像作業(yè)：完成P44: 1 , 2, 3, 4導學(學習)反思:答案一：EmR Em1. e= Emsin 3t RSin wtr sin wt2 .正弦式 簡單基本【探究三】 用函數(shù)表達式描述交變電流2sin 8 n 21答案四1. C 線圈在磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時，可以產(chǎn)生按正弦規(guī)律變化的交流電.對于圖 示起始時刻，線圈的 cd邊離開紙面向紙外運動，速度方向和磁場方向垂直，產(chǎn)生的電動勢的瞬時值最大；用右手 定則判斷出電流方向為逆時針方向，與規(guī)定的正方向相同.所以C對.點評 線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時，可以產(chǎn)生按正弦規(guī)律變化的交流電其中“線圈”無特殊要求，即矩形線圈、圓形線圈等其他形狀都可，“繞某一軸勻速轉(zhuǎn)動”，只