交變電流的的產(chǎn)生和變化規(guī)律

1、第一節(jié) 交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律本節(jié)教材分析為了適應(yīng)學(xué)生的接受能力，教材采取從感性到理性、從定性到定量逐漸深入的方法講述這個(gè)問題.教材先用教具演示矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生交流電，以展示交流電是怎樣產(chǎn)生的.并強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生觀察教材圖17關(guān)于交變電流的變化規(guī)律,教材利用上章學(xué)過的法拉第電磁感應(yīng)定律引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行推導(dǎo),得出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值和最大值的表達(dá)式,進(jìn)而根據(jù)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(shí)值與最大值的表達(dá)式.用圖表表示交流電的變化規(guī)律是一種重要的方法,這種方法直觀、形象,學(xué)生容易接受.這樣做也是為后面用圖象表示三相交流電準(zhǔn)備條件,在電磁波的教學(xué)中還要用到圖象的方法.在

2、介紹了交流電的周期和頻率后,可通過練習(xí)鞏固學(xué)生對(duì)交流電圖象的認(rèn)識(shí).m表示最大值. 教學(xué)目標(biāo)一、知識(shí)目標(biāo)1.使學(xué)生理解交變電流的產(chǎn)生原理，知道什么是中性面.2.掌握交變電流的變化規(guī)律及表示方法.3.理解交變電流的瞬時(shí)值和最大值及中性面的準(zhǔn)確含義.二、能力目標(biāo)1.掌握描述物理量的三種基本方法（文字法、公式法、圖象法）.2.培養(yǎng)學(xué)生觀察能力，空間想象能力以及將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖形的能力.3.培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題的能力.三、德育目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的思想. 教學(xué)重點(diǎn)交變電流產(chǎn)生的物理過程的分析. 教學(xué)難點(diǎn)交變電流的變化規(guī)律及應(yīng)用. 教學(xué)方法演示法、分析法、歸納法. 教學(xué)用具手搖單相發(fā)電

3、機(jī)、小燈泡、示波器、多媒體教學(xué)課件、示教用大的電流表. 課時(shí)安排1課時(shí) 教學(xué)過程一、引入新課師出示單相交流發(fā)電機(jī)，引導(dǎo)學(xué)生首先觀察它的主要構(gòu)造.演示將手搖發(fā)電機(jī)模型與小燈泡組成閉合電路.當(dāng)線框快速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，觀察到什么現(xiàn)象?生小燈泡一閃一閃的.師再將手搖發(fā)電機(jī)模型與示教電流表組成閉合電路,當(dāng)線框緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)(或快速擺動(dòng))時(shí),觀察到什么?生電流表指針左右擺動(dòng).師線圈里產(chǎn)生的是什么樣的電流？請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材后回答.生轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈里產(chǎn)生了大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化的交變電流.師現(xiàn)代生產(chǎn)和生活中大都使用交流電.交流電有許多優(yōu)點(diǎn)，今天我們學(xué)習(xí)交流電的產(chǎn)生和變化規(guī)律.二、新課教學(xué)1.交變電流的產(chǎn)生師為什么矩形線

4、圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)線圈里能產(chǎn)生交變電流？生對(duì)這個(gè)問題有濃厚的興趣,討論熱烈.師多媒體課件打出下圖.當(dāng)abcd線圈在磁場(chǎng)中繞OO軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),哪些邊切割磁感線?生ab與cd.師當(dāng)ab邊向右、cd邊向左運(yùn)動(dòng)時(shí),線圈中感應(yīng)電流的方向如何?生感應(yīng)電流是沿著abcda方向流動(dòng)的.師當(dāng)ab邊向左、cd邊向右運(yùn)動(dòng)時(shí),線圈中感應(yīng)電流的方向如何?生感應(yīng)電流是沿著dcbad方向流動(dòng)的.師正是這兩種情況交替出現(xiàn),在線圈中產(chǎn)生了交變電流.當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到什么位置時(shí),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大?生線圈平面與磁感線平行時(shí),ab邊與cd邊線速度方向都跟磁感線方向垂直,即兩邊都垂直切割磁感線,此時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大.師線圈轉(zhuǎn)到什么位置

5、時(shí),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小?生當(dāng)線圈平面跟磁感線垂直時(shí),ab邊和cd邊線速度方向都跟磁感線平行,即不切割磁感線,此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零.師利用多媒體課件,屏幕上打出中性面概念:(1)中性面線框平面與磁感線垂直位置.(2)線圈處于中性面位置時(shí),穿過線圈最大,但=0.(3)線圈越過中性面,線圈中I感方向要改變.線圈轉(zhuǎn)一周,感應(yīng)電流方向改變兩次.2.交變電流的變化規(guī)律設(shè)線圈平面從中性面開始轉(zhuǎn)動(dòng),角速度是.經(jīng)過時(shí)間t,線圈轉(zhuǎn)過的角度是t,ab邊的線速度v的方向跟磁感線方向間的夾角也等于t,如右圖所示.設(shè)ab邊長(zhǎng)為L(zhǎng)1,bc邊長(zhǎng)L2,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,這時(shí)ab邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大?生eab=BL1vsint=

6、BL1·sint=BL1L2sint師cd邊中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)跟ab邊中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相同,又是串聯(lián)在一起,此時(shí)整個(gè)線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大?生e=eab+ecd=BL1L2sint師若線圈有N匝時(shí),相當(dāng)于N個(gè)完全相同的電源串聯(lián),e=NBL1L2sint,令Em=NBL1L2,叫做感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值,e叫做感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值.請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材,了解感應(yīng)電流的最大值和瞬時(shí)值.生根據(jù)閉合電路歐姆定律,感應(yīng)電流的最大值Im=,感應(yīng)電流的瞬時(shí)值i=Imsint.師電路的某一段上電壓的瞬時(shí)值與最大值等于什么?生根據(jù)部分電路歐姆定律,電壓的最大值Um=ImR,電壓的瞬時(shí)值U=Umsint.師電

7、動(dòng)勢(shì)、電流與電壓的瞬時(shí)值與時(shí)間的關(guān)系可以用正弦曲線來表示,如下圖所示:3.幾種常見的交變電波形三、小結(jié)本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了以下幾個(gè)問題：1.矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈中產(chǎn)生正弦式交變電流.2.從中性面開始計(jì)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的表達(dá)式為e=NBSsin t,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em=NBS.3.中性面的特點(diǎn)：磁通量最大為m，但e=0.四、作業(yè)1.閱讀教材內(nèi)容.2.練習(xí)一的（1）、（2）兩題寫在作業(yè)本上.五、板書設(shè)計(jì)六、本節(jié)優(yōu)化訓(xùn)練設(shè)計(jì)1.一矩形線圈，繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)并位于線圈平面內(nèi)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，則下列說法中正確的是A.t1時(shí)

8、刻通過線圈的磁通量為零B.t2時(shí)刻通過線圈的磁通量的絕對(duì)值最大C.t3時(shí)刻通過線圈的磁通量變化率的絕對(duì)值最大D.每當(dāng)電動(dòng)勢(shì)E變換方向時(shí)，通過線圈的磁通量的絕對(duì)值都為最大2.一臺(tái)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的按正弦規(guī)律變化的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為311 V，線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度是100 rad/s.（1）寫出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式.（2）若該發(fā)電機(jī)只與含電阻的負(fù)載組成閉合電路，電路中的總電阻為100 ，試寫出通過負(fù)載的電流強(qiáng)度的瞬時(shí)表達(dá)式.在t= s時(shí)電流強(qiáng)度的瞬時(shí)值為多少？3.一個(gè)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生交流電壓為u=220sin100t V，則A.它的頻率是50 HzB.當(dāng)t=0時(shí)，線圈平面與中性面重合C.電壓的平均值是220 VD.當(dāng)t= s時(shí)，電壓達(dá)到最大值4.交流發(fā)電機(jī)工作時(shí)的電動(dòng)勢(shì)的變化規(guī)律為e=Emsin t，如果轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n提高1倍，其他條件不變，則電動(dòng)勢(shì)的變化規(guī)律將變化為A.e=Emsin2 tB.e=2Emsin2 tC.e=2Emsin4 tD.e=2Emsin t參考答案：1.D2.解析：因?yàn)殡妱?dòng)勢(shì)的最大值Em=311 V，角速度=100 rad/s，所以電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式是e=311sin1