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(zhì)課賽課獲獎(jiǎng)?wù)n件市賽課一等獎(jiǎng)?wù)n件

1．1怎樣產(chǎn)生交變電流第1頁課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解交變電流產(chǎn)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(shí)值和最大值及中性面準(zhǔn)確含義．3．培養(yǎng)觀察能力、空間想象能力以及將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖形能力．4．掌握利用數(shù)學(xué)知識處理物理問題能力．5．了解旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)和旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)工作原理．重點(diǎn)難點(diǎn)：交變電流產(chǎn)生及其改變規(guī)律．第2頁

關(guān)鍵關(guān)鍵點(diǎn)突破課堂互動講練課前自主學(xué)案知能優(yōu)化訓(xùn)練2.1第3頁課前自主學(xué)案一、什么是交變電流試驗(yàn)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(shí)間發(fā)生改變，而交變電流電壓大小和方向都隨時(shí)間__________．發(fā)生改變第4頁2．在物理學(xué)中，把大小和方向都隨時(shí)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(shí)間改變電流叫恒定電流，簡稱_______，用字母“DC”或符號“－”表示．3．試驗(yàn)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(shí)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(shí)間改變電流叫恒定電流；方向不隨時(shí)間改變、而大小隨時(shí)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(shí)間改變電流是直流電，方向隨時(shí)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(guān)鍵．第6頁二、交流發(fā)電機(jī)1．結(jié)構(gòu)交流發(fā)電機(jī)由一個(gè)____________________和一個(gè)_______兩大部分組成．線圈在磁場中轉(zhuǎn)動時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流經(jīng)過_______和電刷輸給用電器．2．原理(1)產(chǎn)生原理：在勻強(qiáng)磁場中，讓一矩形線圈繞垂直于磁場方向軸______轉(zhuǎn)動時(shí)，就得到了______________都隨時(shí)間改變交變電流．可轉(zhuǎn)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(zhuǎn)一周過程中幾個(gè)關(guān)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(yīng)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(shí)線圈中感生電流到達(dá)______．中性面最大第8頁圖2－1－1第9頁這五個(gè)位置中間過程，各有改變電流存在，從圖中能夠看到當(dāng)ab邊向右、cd邊向左運(yùn)動時(shí)，感生電流是沿abcd方向流動；當(dāng)ab邊向左、cd邊向右運(yùn)動時(shí)，感生電流是沿dcba方向流動．由以上分析可知，線圈轉(zhuǎn)一周過程中，感生電流大小和方向都在不停地改變，每轉(zhuǎn)一周重復(fù)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(chǎn)生正弦式交流電條件：勻強(qiáng)磁場、轉(zhuǎn)軸與磁場垂直，線圈勻速轉(zhuǎn)動，與轉(zhuǎn)軸位置和線圈形狀無關(guān)．感應(yīng)電動勢瞬時(shí)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(zhuǎn)化角度看，發(fā)電機(jī)是把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔軝C(jī)器，發(fā)電機(jī)按其原動力機(jī)分為：______發(fā)電機(jī)、汽輪發(fā)電機(jī)、柴油發(fā)電機(jī)和________發(fā)電機(jī)．水輪核能第12頁關(guān)鍵關(guān)鍵點(diǎn)突破一、對交變電流認(rèn)識1．兩種電流(1)恒定電流大小和方向都不隨時(shí)間改變電流叫做恒定電流．(2)交變電流大小和方向隨時(shí)間做周期性改變電流，叫做交變電流，簡稱交流電．方向隨時(shí)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?yàn)镈中電流方向不隨時(shí)間改變．第13頁圖2－1－2第14頁2．正弦式電流(1)定義隨時(shí)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(gè)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(jì)算機(jī)中矩形脈沖?。杭す馔ㄐ庞眉饷}沖圖2－1－4第17頁即時(shí)應(yīng)用

(即時(shí)突破，小試牛刀)1.關(guān)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(shí)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(shí)，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(gè)特殊位置特點(diǎn)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(yīng)電動勢零最大電流方向改變不變周期性一個(gè)周期兩次經(jīng)過中性面、電流方向改變兩次一個(gè)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(dǎo)如圖2－1－5所表示，該線圈從中性面起經(jīng)時(shí)間t轉(zhuǎn)過角度θ，則θ＝ωt，此時(shí)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(chǎn)生感應(yīng)電動勢同向相加，整個(gè)線圈中感應(yīng)電動勢為：圖2－1－5第21頁第22頁(2)交變電流規(guī)律總結(jié)正弦交變電流電動勢、電壓和電流隨時(shí)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(gè)關(guān)系式，應(yīng)注意：①ω等于線圈轉(zhuǎn)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(yīng)強(qiáng)度及線圈轉(zhuǎn)動角速度相關(guān)，關(guān)系式為Em＝NBSω.③正弦交變電流改變規(guī)律與線圈形狀無關(guān)，轉(zhuǎn)動軸通常與磁感線垂直．④以上各式均為t＝0時(shí)，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(jì)時(shí)情形，若線圈從磁感線與線圈平面平行位置開始計(jì)時(shí)，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(guān)．第25頁第26頁即時(shí)應(yīng)用

(即時(shí)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(yīng)強(qiáng)度為B勻強(qiáng)磁場中繞OO′軸以角速度ω從圖示位置開始勻速轉(zhuǎn)動，則t時(shí)刻線圈中感應(yīng)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(diǎn)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(jié)】方向隨時(shí)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(diǎn)認(rèn)識類型二例2

矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動，在線圈平面經(jīng)過中性面瞬間(

)A．線圈平面與磁感線平行B．經(jīng)過線圈磁通量最大C．線圈中感應(yīng)電動勢最大D．線圈中感應(yīng)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(shí)，各邊都不切割磁感線，線圈中沒有感應(yīng)電流，這么位置叫做中性面．依據(jù)這一定義，線圈平面經(jīng)過中性面瞬間，經(jīng)過線圈磁通量最大，線圈中感應(yīng)電動勢為零，今后，感應(yīng)電動勢方向(即感應(yīng)電流方向)將與原方向相反．所以正確選項(xiàng)為B、D.【答案】

BD第33頁第34頁交變電流規(guī)律及其應(yīng)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(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，穿過線圈最大磁通量為0.01Wb，從圖示位置開始計(jì)時(shí)，寫出線圈中感應(yīng)電動勢瞬時(shí)值表示式．第35頁圖2－1－8第36頁【思緒點(diǎn)撥】處理此題關(guān)鍵有兩條：(1)依據(jù)圖中位置判斷正、余弦關(guān)系；(2)利用題目數(shù)據(jù)分析e＝Emsinωt或e＝Emcosωt中各對應(yīng)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(chǎn)生交流電為余弦式交變電流，感應(yīng)電動勢瞬時(shí)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(yīng)電動勢瞬時(shí)值表示式為：e＝Emaxcosωt＝314cos314tV.【答案】

e＝314cos314tV第37頁變式訓(xùn)練一矩形線圈有100匝，面積為50