交变电流的产生和变化规律.doc

交变电流
第一节交变电流的产生和变化规律
●本节教材分析
为了适应学生的接受能力，教材采取从感性到理性、从定性到定量逐渐深入的方法讲述这个问题.教材先用教具演示矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生交流电，以展示交流电是怎样产生的.并强调让学生观察教材图17—2所示线圈通过五个特殊位置时，电流表指针变化的情况，分析电动势和电流方向的变化，这样学生就会对电动势和电流的变化情况有个大致的了解.然后让学生用右手定则独立分析线圈中电动势和电流的方向.这样能充分调动学生的积极性,培养学生的观察和分析能力.
关于交变电流的变化规律,教材利用上章学过的法拉第电磁感应定律引导学生进行推导,得出感应电动势的瞬时值和最大值的表达式,进而根据闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律推出电流与电压瞬时值与最大值的表达式.
用图表表示交流电的变化规律是一种重要的方法,这种方法直观、形象,学生容易接受.这样做也是为后面用图象表示三相交流电准备条件,在电磁波的教学中还要用到图象的方法.在介绍了交流电的周期和频率后,可通过练习巩固学生对交流电图象的认识.
在本节学生第一次接触到许多新名词,如:交流电、正弦交流电、中性面、瞬时值、最大值等.要让学生搞清楚这些名词的准确含义.要使学生了解交流电有许多种,正弦交流电是其中简单的一种,在本章教材中常把正弦交流电简称交流电.要使学生明确中性面是指与磁场方向垂直的平面.中性面的特点是:线圈位于中性面时,电动势为零;线圈通过中性面时,电动势的方向要改变.要向学生指出,一般科技书中都用小写字母表示瞬时值,用大写字母并加脚标，m表示最大值.
●教学目标
一、知识目标
1.使学生理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面.
2.掌握交变电流的变化规律及表示方法.
3.理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义.
二、能力目标
1.掌握描述物理量的三种基本方法（文字法、公式法、图象法）.
2.培养学生观察能力，空间想象能力以及将立体图转化为平面图形的能力.
3.培养学生运用数学知识解决物理问题的能力.
三、德育目标
培养学生理论联系实际的思想.
●教学重点
交变电流产生的物理过程的分析.
●教学难点
交变电流的变化规律及应用.
●教学方法
演示法、分析法、归纳法.
●教学用具
手摇单相发电机、小灯泡、多媒体教学课件、示教用大的电流表.
●课时安排
1课时
●教学过程
一、引入新课
［师］出示单相交流发电机，引导学生首先观察它的主要构造.
［演示］将手摇发电机模型与小灯泡组成闭合电路.当线框
快速转动时，观察到什么现象?
［生］小灯泡一闪一闪的.
［师］再将手摇发电机模型与示教电流表组成闭合电路,当线框缓慢转动(或快速摆动)时,观察到什么?
［生］电流表指针左右摆动.
［师］线圈里产生的是什么样的电流？请同学们阅读教材后回答.
［生］转动的线圈里产生了大小和方向都随时间做周期性变化的交变电流.
［师］现代生产和生活中大都使用交流电.交流电有许多优点，今天我们学习交流电的产生和变化规律.
二、新课教学
1.交变电流的产生
［师］为什么矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时线圈里能产生交变电流？
［生］对这个问题有浓厚的兴趣,讨论热烈.
［师］多媒体课件打出下图.当abcd线圈在磁场中绕OO′轴转动时,哪些边切割磁感线?

［生］ab与cd.
［师］当ab边向右、cd边向左运动时,线圈中感应电流的方向如何?
［生］感应电流是沿着a→b→c→d→a方向流动的.
［师］当ab边向左、cd边向右运动时,线圈中感应电流的方向如何?
［生］感应电流是沿着d→c→b→a→d方向流动的.
［师］正是这两种情况交替出现,在线圈中产生了交变电流.当线圈转到什么位置时,产生的感应电动势最大?
［生］线圈平面与磁感线平行时,ab边与cd边线速度方向都跟磁感线方向垂直,即两边都垂直切割磁感线,此时产生感应电动势最大.
［师］线圈转到什么位置时,产生的感应电动势最小?
［生］当线圈平面跟磁感线垂直时,ab边和cd边线速度方向都跟磁感线平行,即不切割磁感线,此时感应电动势为零.
［师］利用多媒体课件,屏幕上打出中性面概念:
(1)中性面——线框平面与磁感线垂直位置.
(2)线圈处于中性面位置时,穿过线圈Φ最大,但=0.
(3)线圈越过中性面,线圈中I感方向要改变.线圈转一周,感应电流方向改变两次.
2.交变电流的变化规律

设线圈平面从中性面开始转动,角速度是ω.经过时间t,线圈转过的角度是ωt,ab边的线速度v的方向跟磁感线方向间的夹角也等于ωt,如右图所示.设ab边长为L1,bc边长L2,磁感应强度为B,这时ab边产生的感应电动势多大?
［生］eab=BL1vsinωt=BL1·ωsinωt=BL1L2sinωt
［师］cd边中产生的感应电动势跟ab边中产生的感应电动势大小相