交流電的產(chǎn)生和變化規(guī)律

交流電的產(chǎn)生和變化規(guī)律教學(xué)用具：交流發(fā)電機(jī)模型、演示電流表教學(xué)過程：一、 知識回顧教師：如何產(chǎn)生感應(yīng)電流？請運用電磁感應(yīng)的知識，設(shè)計一個發(fā)電機(jī)模型.學(xué)生設(shè)計：讓矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動.二、 新課教學(xué)：交變電流的產(chǎn)生演示1:出示手搖發(fā)電機(jī)模型，并連接演示電流表.當(dāng)線圈在磁場中轉(zhuǎn)動時，電流表的指針隨著線圈的轉(zhuǎn)動而擺動，線圈每轉(zhuǎn)動一周指針左右擺動一次.表明電流強(qiáng)度的大小和方向都做周期性的變化，這種電流叫交流電.交變電流的變化規(guī)律投影顯示：矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動的四個過程.分析：線圈be、da始終在平行磁感線方向轉(zhuǎn)動，因而不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，只起導(dǎo)線作用.線圈平面垂直于磁感線，ab、ed邊此時速度方向與磁感線平行，線圈中沒有感應(yīng)電動勢，沒有感應(yīng)電流.教師強(qiáng)調(diào)指出：這時線圈平面所處的位置叫中性面.中性面的特點：線圈平面與磁感線垂直，磁通量最大，感應(yīng)電動勢最小為零，感應(yīng)電流為零.當(dāng)線圈平面逆時針轉(zhuǎn)過時，即線圈平面與磁感線平行時， ab、cd邊的線速度方向都跟磁感線垂直，即兩邊都垂直切割磁感線，這時感應(yīng)電動勢最大，線圈中的感應(yīng)電流也最大.再轉(zhuǎn)過時，線圈又處于中性面位置，線圈中沒有感應(yīng)電動勢.當(dāng)線圈再轉(zhuǎn)過時，處于圖位置， ab、cd邊的瞬時速度方向，跟線圈經(jīng)過圖位置時的速度方向相反，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢方向也跟在位置相反.再轉(zhuǎn)過線圈處于起始位置，與圖位置相同，線圈中沒有感應(yīng)電動勢.在場強(qiáng)為的勻強(qiáng)磁場中，矩形線圈邊長為，逆時針繞中軸勻速轉(zhuǎn)動，角速度為，從中性面開始計時，經(jīng)過時間.線圈中的感應(yīng)電動勢的大小如何變化呢？線圈轉(zhuǎn)動的線速度為，轉(zhuǎn)過的角度為，此時 ab邊線速度以磁感線的夾角也等于，這時 ab邊中的感應(yīng)電動勢為：同理，cd邊切割磁感線的感應(yīng)電動勢為:就整個線圈來看，因ab、cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電勢方向相同，是串聯(lián)，所以當(dāng)線圈平面跟磁感線平行時，即，這時感應(yīng)電動勢最大值；感應(yīng)電動勢的瞬時表達(dá)式為：可見在勻強(qiáng)磁場中，勻速轉(zhuǎn)動的線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢是按正弦規(guī)律變化的.即感應(yīng)電動勢的大小和方向是以一定的時間間隔做周期性變化.當(dāng)線圈跟外電路組成閉合回路時，設(shè)整個回路的電阻為，則電路的感應(yīng)電流的瞬時值為表達(dá)式.感應(yīng)電流瞬時值表達(dá)式為，這種按正弦規(guī)律變化的交變電流叫正弦式電流.交流電的圖像交流電的變化規(guī)律還可以用圖像來表示，在直角坐標(biāo)系中，橫軸表示線圈平面跟中性面的夾角，縱坐標(biāo)表示感應(yīng)電動勢.交流發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)的基本組成用來產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的線圈.用來產(chǎn)生磁場的磁極.發(fā)電機(jī)的基本種類旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī).旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī).無論哪種發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)動的部分叫轉(zhuǎn)子，不動的部分叫定子.三、小結(jié)：交流電的產(chǎn)生強(qiáng)度和方向都隨時間做周期性變化的電流叫做交變電流，簡稱交流.交流電的變化規(guī)律感應(yīng)電動勢的瞬時表達(dá)式為：.感應(yīng)電流瞬時值表達(dá)式