第五章交變電流1.交變電流導學案

5.1交變電流導學案教學目標：1 會觀察電流（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)動一周中電動勢和電流方向的變化，能對交變電流的產(chǎn)生有比較清楚的了解，具有運用基本原理解決新情境下問題的能力。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、瞬時值的物理意義。教學重點：交變電流的產(chǎn)生及表達式的推導教學難點：交變電流的產(chǎn)生及推導學生自主學習：1交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律_和_隨時間做_變化的電流叫做交變電流，簡稱交流_不隨時間變化的電流稱為直流。大小和方向都不隨時間變化的電流叫做_電流2中性面：_磁通量_ ，磁通量的變化量_ 磁通量的變化率_特點 感應電動勢 e_，_感應電流 感應電流方向_，線圈轉(zhuǎn)動一周，感應電流方向改變_次3.正弦式電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律（1）產(chǎn)生考慮下面幾個問題：1.圖5.1-3中在線圈由甲轉(zhuǎn)到乙的過程中，AB邊中電流向哪個方向流動？2.在線圈由丙轉(zhuǎn)到丁的過程中，AB邊中電流向哪個方向流動？3.線圈轉(zhuǎn)到什么位置時線圈中沒有電流，轉(zhuǎn)到什么位置時線圈中的電流最大?4.大致畫出通過電流表的電流隨時間變化的曲線，從E經(jīng)負載流向F的電流為正，反之為負。在橫坐標上標出線圈到達甲、乙、丙、丁幾個位置時對應的時刻。（2）變化規(guī)律根據(jù)圖回答下面幾個問題：線圈與中性面的夾角是多少？ab邊速度多大？ab邊速度方向與磁場方向夾角多大？ab邊產(chǎn)生感應電動勢多大？線圈中感應電動勢多大？（1） 函數(shù)形式：N匝面積為S的線圈繞垂直磁場平行線圈平面的軸以角速度轉(zhuǎn)動，從中性面開始計時，則電壓，（=）， 電流 電壓u=IR=Im Rsinwt從與中性垂直位置開始計時：（ 寫出對應的表達式） （2）圖象：正弦式圖像：鋸齒形掃描電壓波形：矩形脈沖波形：例1 矩形線圈abcd的邊長ab=cd=40cm,bc=da=30cm,共有200匝，以300r/min的轉(zhuǎn)速在磁感強度為0.2T的勻強磁場中繞垂直于磁場方向的中心軸OO勻速轉(zhuǎn)動,在t=0時刻處于圖所示位置.此線圈產(chǎn)生的感應電動勢最大值Em= ，有效值為E_，再轉(zhuǎn)過 出現(xiàn)第一次中性面。OOcdbaB例2 如圖所示的100匝矩形線框繞OO軸勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速為120r/min。ab=cd=0.2m，ad=bc=0.1m，磁感應強度B1T，試求：（1）線圈中產(chǎn)生的感應電動勢的最大值是多少？（2）感應電動勢的瞬時表達式；課后鞏固練習120-120.10.20.3t/sU/v1、交流發(fā)電機在工作時的電動勢為eEmsinwt，若將其線框的轉(zhuǎn)速提高到原來的兩倍，其他條件不變，則其電動勢變?yōu)椋?）A.Emsinwt/2 B.2Emsinwt/2 C.Emsin2wt D.2Emsin2wt2、矩形線框在勻強磁場內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動過程中，線框輸出的交流電壓隨時間變化的圖像如圖所示，下列說法中正確的是（ ）（A）1 s末線框平面垂直于磁場，通過線框的磁通量變化最快，（B）2 s末線框平面垂直于磁場，通過線框的磁通量最大，（C）交流電壓的最大值為36V，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0.1s C、將標有“12V、3W”的燈泡接在此交變電流上，燈泡可以正常發(fā)光 D、圖像上對應的0.15s時刻，發(fā)電機中的線圈剛好轉(zhuǎn)至中性面dcbaBOO4.如圖所示，一正方形線圈abcd在勻強磁場中繞垂直于磁感線的對稱軸OO勻速轉(zhuǎn)動沿OO觀察，線圈逆時針轉(zhuǎn)動，已知勻強磁場的磁感應強度為B，線圈匝數(shù)為n，邊長為l，電阻為R，轉(zhuǎn)動的角速度為，則當線圈轉(zhuǎn)至圖示位置時（ ）A線圈中感應電流方向為abcda B線圈中感應電流為C穿過線圈的磁通量為0 D穿過線圈的磁通量的變化率為05.一個矩形線圈在勻強磁場中轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應電動勢按正弦規(guī)律變化，其瞬時值的表達式為e=220sin100tV，下列說法中正確的是：( )A頻率是50Hz B當t=0時，線圈平面與中性面重合C當t=1/100 s時，e的值最大為220V D線圈轉(zhuǎn)動的角速度為314rad/s6、一矩形線圈,繞垂直于勻強磁場并位于線圈平面的固定軸轉(zhuǎn)動,線圈中的感應電動勢e隨時間t的變化如圖所示,下面說法中正確的是（ ）A.t1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最大C.t3時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大D.每當e變換方向時，通過線圈的磁通量絕對值最小7.一個在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動的線框，當線框轉(zhuǎn)至中性面時開始計時。t1=1/60s，線框中感應電動勢為50V，當t2=1/30s時，線框中感應電動勢為50V，求：（1）感應電動勢的最大值； （2）線框轉(zhuǎn)動的角速度的大??；（3）線框中感應電動勢的瞬時表達式。8.勻強磁場的磁感應強度B，邊長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OO 以如圖所示的角速度勻速轉(zhuǎn)動,外電路電阻為R .在答卷圖中標出此刻線圈感應