滬科版選修3-2物理1.1《怎樣描述交變電流》省名師優(yōu)質課賽課獲獎課件市賽課一等獎課件

1．1怎樣產生交變電流第1頁課標定位學習目標：1.了解交變電流產生原理，掌握交變電流改變規(guī)律及表示方法．2．了解交變電流瞬時值和最大值及中性面準確含義．3．培養(yǎng)觀察能力、空間想象能力以及將立體圖轉化為平面圖形能力．4．掌握利用數(shù)學知識處理物理問題能力．5．了解旋轉電樞式發(fā)電機和旋轉磁極式發(fā)電機工作原理．重點難點：交變電流產生及其改變規(guī)律．第2頁

關鍵關鍵點突破課堂互動講練課前自主學案知能優(yōu)化訓練2.1第3頁課前自主學案一、什么是交變電流試驗探究：用示波器觀察交變電流1．把直流和交變電流先后輸入示波器，依據(jù)示波器屏幕上觀察到圖像能夠看出，直流電壓大小和方向不隨時間發(fā)生改變，而交變電流電壓大小和方向都隨時間__________．發(fā)生改變第4頁2．在物理學中，把大小和方向都隨時間做_____________電流，叫做交變電流，簡稱______，慣用字母“AC”或符號“～”表示．大小和方向都不隨時間改變電流叫恒定電流，簡稱_______，用字母“DC”或符號“－”表示．3．試驗和理論分析表明，書本圖2－6交變電流電流和電壓是按__________規(guī)律改變，這種電流叫做正弦式交變電流．周期性改變交流直流正弦函數(shù)第5頁思索感悟方向不隨時間改變電流叫直流電．直流電分為恒定電流和脈動直流電兩類：其中大小和方向都不隨時間改變電流叫恒定電流；方向不隨時間改變、而大小隨時間改變電流叫脈動直流電．那么交流電和直流電區(qū)分是什么？提醒：直流電與交流電區(qū)分：方向不隨時間改變電流是直流電，方向隨時間改變電流是交流電．可見方向是否改變是區(qū)分直流電和交流電關鍵．第6頁二、交流發(fā)電機1．結構交流發(fā)電機由一個____________________和一個_______兩大部分組成．線圈在磁場中轉動時產生感應電流經過_______和電刷輸給用電器．2．原理(1)產生原理：在勻強磁場中，讓一矩形線圈繞垂直于磁場方向軸______轉動時，就得到了______________都隨時間改變交變電流．可轉動線圈(電樞)磁體滑環(huán)勻速大小和方向第7頁(2)過程分析：如圖2－1－1所表示為線圈轉一周過程中幾個關鍵位置，圖甲、丙、戊所表示位置，線圈平面垂直于磁感線，各邊都不切割磁感線，線圈中沒有感應電動勢，這么位置叫________．圖乙、丁所表示位置，線圈平面與磁場方向平行，ab、cd兩邊垂直切割磁感線，此時線圈中感生電流到達______．中性面最大第8頁圖2－1－1第9頁這五個位置中間過程，各有改變電流存在，從圖中能夠看到當ab邊向右、cd邊向左運動時，感生電流是沿abcd方向流動；當ab邊向左、cd邊向右運動時，感生電流是沿dcba方向流動．由以上分析可知，線圈轉一周過程中，感生電流大小和方向都在不停地改變，每轉一周重復這種改變一次，這么線圈所在電路中就出現(xiàn)了大小和方向都做周期性改變____________．(3)產生正弦式交流電條件：勻強磁場、轉軸與磁場垂直，線圈勻速轉動，與轉軸位置和線圈形狀無關．感應電動勢瞬時值表示式：e＝___________.交變電流Emsinωt第10頁磁極電樞500V電樞磁極幾千幾萬第11頁四、交變電流電能從哪里來從能量轉化角度看，發(fā)電機是把機械能轉變?yōu)殡娔軝C器，發(fā)電機按其原動力機分為：______發(fā)電機、汽輪發(fā)電機、柴油發(fā)電機和________發(fā)電機．水輪核能第12頁關鍵關鍵點突破一、對交變電流認識1．兩種電流(1)恒定電流大小和方向都不隨時間改變電流叫做恒定電流．(2)交變電流大小和方向隨時間做周期性改變電流，叫做交變電流，簡稱交流電．方向隨時間做周期性改變是交變電流最主要特征．如圖2－1－2中A、B、C均為交變電流，而D就不是交變電流，因為D中電流方向不隨時間改變．第13頁圖2－1－2第14頁2．正弦式電流(1)定義隨時間按正弦規(guī)律改變電流叫做正弦式電流．圖2－1－3第15頁在我國工農業(yè)生產及生活中使用交變電流都是正弦式電流，但并非只有按正弦規(guī)律改變電流才叫交變電流．(2)正弦式交變電流圖像正弦式交變電流圖像是正弦曲線，如圖2－1－3所表示．第16頁3．幾個常見交變電流(如圖2－1－4所表示)甲：家庭電路中正弦式電流乙：示波器中鋸齒波掃描電壓丙：電子計算機中矩形脈沖?。杭す馔ㄐ庞眉饷}沖圖2－1－4第17頁即時應用

(即時突破，小試牛刀)1.關于交變電流和直流電說法中，正確是(

)A．假如電流大小做周期性改變，則一定是交變電流B．直流電大小能夠改變，但方向一定不變C．交變電流一定是按正弦或余弦規(guī)律改變D．方向隨時間改變電流叫做交變電流第18頁解析：選BD.直流電方向不發(fā)生改變，而大小能夠改變．大小和方向均不改變電流稱為恒定電流．交變電流是指方向發(fā)生周期性改變電流，能夠是鋸齒形、矩形波形、尖脈沖波形以及正弦波形等，這些都屬于交變電流．普通未作尤其說明時，可視為大小和方向都發(fā)生周期性改變正弦式交變電流．第19頁二、交變電流基本規(guī)律了解1．兩個特殊位置特點中性面中性面垂面位置線圈平面與磁場垂直線圈平面與磁場平行磁通量最大零磁通量改變率零最大感應電動勢零最大電流方向改變不變周期性一個周期兩次經過中性面、電流方向改變兩次一個周期電動勢兩次最大，兩次最大值方向相反第20頁2.交變電流改變規(guī)律(1)規(guī)律推導如圖2－1－5所表示，該線圈從中性面起經時間t轉過角度θ，則θ＝ωt，此時兩邊ab、cd速度方向與磁感線方向夾角分別為ωt和180°－ωt，它們產生感應電動勢同向相加，整個線圈中感應電動勢為：圖2－1－5第21頁第22頁(2)交變電流規(guī)律總結正弦交變電流電動勢、電壓和電流隨時間改變規(guī)律可用以下各式表示：e＝Emsinωt，u＝Umsinωt，i＝Imsinωt.對以上三個關系式，應注意：①ω等于線圈轉動角速度．第23頁②峰值Em(及Um、Im)與線圈匝數(shù)、線圈面積、磁場磁感應強度及線圈轉動角速度相關，關系式為Em＝NBSω.③正弦交變電流改變規(guī)律與線圈形狀無關，轉動軸通常與磁感線垂直．④以上各式均為t＝0時，線圈在中性面．第24頁尤其提醒：(1)電動勢按正弦規(guī)律改變e＝Emsinωt，僅限于線框自中性面開始計時情形，若線圈從磁感線與線圈平面平行位置開始計時，表示式變?yōu)椋篹＝nBωcosωt.(2)在軸和磁場垂直前提下，交變電流表示式與軸位置無關．第25頁第26頁即時應用

(即時突破，小試牛刀)2.(年陜西高二檢測)如圖2－1－6所表示為一矩形線圈abcd，已知ab邊長為l1，bc邊長為l2，在磁感應強度為B勻強磁場中繞OO′軸以角速度ω從圖示位置開始勻速轉動，則t時刻線圈中感應電動勢為(

)圖2－1－6第27頁第28頁第29頁課堂互動講練交變電流特點類型一例1

如圖2－1－7所表示，各圖線中表示交變電流是(

)圖2－1－7第30頁【精講精析】要充分了解交變電流定義，A圖表示電流大小發(fā)生了周期性改變，但方向沒有改變，B、C、D圖中電流大小和方向均發(fā)生了周期性改變，故選B、C、D.【答案】

BCD【方法總結】方向隨時間做周期性改變是交變電流最主要特征，也是交變電流和直流電根本區(qū)分．第31頁對中性面特點認識類型二例2

矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動，在線圈平面經過中性面瞬間(

)A．線圈平面與磁感線平行B．經過線圈磁通量最大C．線圈中感應電動勢最大D．線圈中感應電動勢方向突變第32頁【精講精析】在線圈平面垂直于磁感線時，各邊都不切割磁感線，線圈中沒有感應電流，這么位置叫做中性面．依據(jù)這一定義，線圈平面經過中性面瞬間，經過線圈磁通量最大，線圈中感應電動勢為零，今后，感應電動勢方向(即感應電流方向)將與原方向相反．所以正確選項為B、D.【答案】

BD第33頁第34頁交變電流規(guī)律及其應用類型三例3

(年安康高二檢測)如圖2－1－8所表示，匝數(shù)為100匝圓形線圈繞與磁場垂直軸OO′，以50rad/s轉速轉動，穿過線圈最大磁通量為0.01Wb，從圖示位置開始計時，寫出線圈中感應電動勢瞬時值表示式．第35頁圖2－1－8第36頁【思緒點撥】處理此題關鍵有兩條：(1)依據(jù)圖中位置判斷正、余弦關系；(2)利用題目數(shù)據(jù)分析e＝Emsinωt或e＝Emcosωt中各對應物理量．【自主解答】本題圖示位置為線圈平面與磁場方向平行位置，產生交流電為余弦式交變電流，感應電動勢瞬時值表示式e＝Emaxcosωt，而Emax＝NBSω，ω＝2πn＝2×3.14×50rad/s＝314rad/s，Φmax＝BS＝0.01Wb，所以Emax＝100×0.01×314V＝314V，故感應電動勢瞬時值表示式為：e＝Emaxcosωt＝314cos314tV.【答案】

e＝314cos314tV第37頁變式訓練一矩形線圈有100匝，面積為50