高中物理交变电流的产生教案 新课标 人教版 选修2-1.doc

用心爱心专心交变电流的产生教学目的：l、交变电流的产生即变化规律。2、会用公式和图像表示交变电流。3、培养学生观察实验能力和思维能力。教学准备：交流发电机模型、演示电流表、教学过程：一、知识回顾教师：如何产生感应电流？请运用电磁感应的知识设计一个发电机模型。学生设计：让矩形线圈在匀强磁场中匀速转动。二、新课教学：1、交变电流的产生[演示1]：出示手摇发电机模型并连接演示电流表当线圈在磁场中转动时电流表的指针随着线圈的转动而摆动线圈每转动一周指针左右摆动一次。表明：电流强度的大小和方向都做周期性的变化这种电流叫交流电。2、交变电流的变化规律[演示2]：矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的四个过程分析：线圈bc、da始终在平行磁感线方向转动因而不产生感应电动势只起导线作用。（1）线圈平面垂直于磁感线（a图）ab、cd边此时速度方向与磁感线平行线圈中没有感应电动势没有感应电流。教师强调指出：这时线圈平面所处的位置叫中性面。中性面的特点：线圈平面与磁感线垂直磁通量最大感应电动势最小为零感应电流为零。（2）当线圈平面逆时针转过900时（b图）即线圈平面与磁感线平行时ab、cd边的线速度方向都跟磁感线垂直即两边都垂直切割磁感线这时感应电动势最大线圈中的感应电流也最大。（3）再转过900时（c图）线圈又处于中性面位置线圈中没有感应电动势。（4）当线圈再转过900时处于图d位置ab、cd边的瞬时速度方向跟线圈经过图（b）位置时的速度方向相反产生的感应电动势方向也跟在（图b）位置相反。（5）再转过900线圈处于起始位置（e图）与a图位置相同线圈中没有感应电动势。小结：线圈平面每经过中性面一次感应电流的方向就改变一次因此线圈转动一周感应电流的方向改变两次。提出问题：线圈中的感应电动势的大小如何变化呢？在场强为B的匀强磁场中矩形线圈边长为L逆时针绕中轴匀速转动角速度为ω从中性面开始计时经过时间t。线圈转动的线速度为v=ωL/2转过的角度为θ=ωt此时ab边线速度v以磁感线的夹角也等于ωt这时ab边中的感应电动势为eab同理cd边切割磁感线的感应电动势为ecd：就整个线圈来看因ab、cd边产生的感应电势方向相同是串联所以当线圈平面跟磁感线平行时即ωt=π/2这时感应电动势最大值εm=BSω感应电动势的瞬时表达式为e=εmsinωt可见在匀强磁场中匀速转动的线圈中产生的感应电动势是按正弦规律变化的。即感应电动势的大小和方向是以一定的时间间隔做周期性变化。当线圈跟外电路组成闭合回路时设整个回路的电阻为R则电路的感应电流的瞬时值为表达式感应电流瞬时值表达式i=Imsinωt这种按正弦规律变化的交变电流叫正弦式电流3、交流电的图像交流电的变化规律还可以用图像来表示在直角坐标系中横轴表示线圈平面跟中性面的夹角（或者表示线圈转动经过的时间t）纵坐标表示感应电动势e（感应电流I）。4、交流发电机（1）发电机的基本组成：①用来产生感应电动势的线圈（叫电枢）②用来产生磁场的磁极（2）发电机的基本种类①旋转电枢式发电机（电枢动磁极不动）②旋转磁极式发电机（磁极动电枢不动）无论哪种发电机转动的部分叫转子不动的部分叫定子例题：一矩形线圈面积为s匝数为N在场强为B的匀强磁场中绕着中轴oo’做匀速转动角速度为ω磁场方向与转轴垂直当线圈转到中性面开始计时求：（1）线圈中感应电动势的最大值？（2）线圈中感应电动势随时间变化的表达式？（3）若线圈中的电阻为R则线圈中的电流的最大值为多少？（4）线圈中的电流瞬时表达式？三、随堂练习：1、交流电的电流--时间图像如图所示电流为零的时刻是这些时刻线圈与中性面的夹角为。电流最大的时这时线圈平面于中性面的夹角为。2、对于正弦交流电下列说法正确的是：（）线圈转动一周电流大小改变两次线圈转动一周电流大小不变。线圈转动一周电流大小随时改变线圈转动一周电流大小改变四次3、手摇发电机转动时小灯泡为何一闪一闪的呢？（1）灯泡发光需要一定的电压当U定>Um时就能使灯泡发光。（2）如图所示当T1<t<T2时间内小灯泡亮了当T2<t<T3时间内小灯泡变暗了在T3<t<T4时间内小灯泡又亮了。（3）小灯泡在线圈转动一轴的过程中闪亮两次。这充分证明：交变电流的强度是随时间做周期变化。