第五章 交变电流第一课时.doc

第五章交变电流
第一课时交变电流
课堂立标

1．知识与技能
知道什么是直流，知道什么是交变电流．
理解交变电流的产生原理．
掌握交变电流的变化规律，理解正弦式交变电流的图像和三角函数表达式．
2．过程与方法
通过对交变电流产生过程的分析，深化对电磁感应基本规律的理解，进而正确理解交变电流的产生原理．
通过交变电流图像的学习，体会图像法形象、直观的特点．
通过演示实验，要体会观察的方法技巧及其重要性．
3．情感态度与价值观
通过了解交变电流在生产生活中的广泛应用，激发求知欲，从而乐于探究与日常生活有关的物理问题，并体会物理学对经济、社会发展的贡献．
通过对交变电流变化规律的定性到定量的探究，体验探索物理规律的喜悦．
探究导问

1.我们生活中离不开电，那么手电筒中的电流与日光灯中的电流一样吗？
简答：不一样，手电筒中的电流大小方向都不变，而日光灯中的电流大小方向都发生变化．
2．如果一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，是否产生感应电流？若产生感应电流，具有什么特点？
简答：若转轴平行于磁场，因穿过回路的磁通量不变，没有感应电流产生；若转轴垂直于磁场，会产生感应电流，又因为切割磁感线的有效速度大小方向变化，因此产生的感应电流大小方向都发生变化．
3．表述物理规律常用的方法有哪些？
简答：文字表述、数学公式表述和图像表述．
探究学堂

★自主学习（学思练）
一、交变电流的产生：
1．和都随时间做变化的电流叫做交变电流．
不变的电流叫直流电．
2．交变电流的产生：
实验演示：将实验用的手摇交流发电机与直流电流表连接，摇动把手，会发现电流表的指针左右摆动，说明通过电流表的电流和都发生变化，即产生的是交变电流．
产生原理：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，产生的是电流．
交变电流的大小和方向分别由定律和定律确定．（填电磁感应规律）
中性面：线圈平面（填“平行”或“垂直”）于磁感线时的位置叫做中性面．线圈平面经过中性面时（5.1-1图甲），为零，最大，因此电流方向发生改变，线圈每转一周，电流方向改变次．线圈垂直于中性面时（5.1-1图乙），为零，最大，和丁图比较，电流方向(填相同或相反)．
图5.1-1

B
O1
ω
O2
图5.1-2
二、交变电流的变化规律
1．当闭合线圈由中性面位置（图5.1-2中O1O2位置）开始在匀强磁场中匀速转动时，据法拉第电磁感应定律，线圈中产生的感应电动势随时间而变的函数是正弦函数：e=Emsinωt，其中Em=NBSω，我们把这种按正弦规律变化的电流叫做电流．
2．变化规律：①，②，
=3\*GB3③．其中、分别表示电动势、路端电压和电流的瞬时值，
、和表示电动势、路端电压和电流的峰值．
3．正弦交变电流的图像

O

O

图5.1-3

O

正弦交变电流的电动势、电压和电流图像如图5.1-3所示。

4．其他类型的交变电流如图5.1-4所示。
图5.1-4

O

t
i
0
O

说明：①交变电流基本特征是电流方向变化，其大小可以不变，如图5.1-4中间图像表示的交变电流．②线圈转至中性面时，磁通量最大，但其变化率为零，故感应电动势为零，感应电流也为零；也可以这样分析：在该位置线圈各边都不切割磁感线，所以感应电流为零．线圈垂直中性面时，磁通量为零，但是其变化率最大，故感应电流最大．同样可以从切割磁感线的角度分析．③若从线圈垂直中性面开始计时，则交变电流的数学表达式应为．=4\*GB3④电动势的最大值，与线圈的形状无关，与转轴的位置也无关．
★★双边活动（析拨辨）
例1．如图5.1-5所示的图象中属于交变电流的有（）

【思路剖析】考虑到交变电流的定义，上图中B、D的电流方向都发生了改变，因此它们属于交变电流．A、C尽管大小发生变化，但方向没变，不是交变电流．
【标准答案】BD
图5.1-6

t
i
0

【方法规律】判断所给电流是否为交变电流的根本依据是交变电流的定义，注意方向改变大小不变的也是交变电流．
训练：1.图5.1-6中所示为某一变化电流的图像，试问该电流是交变电流吗？
【解答】是交变电流，因为其方向发生改变.
例2.如图5.1-7,一匝数为的矩形线圈面积为,在磁感应强度为的匀强磁场中绕轴以角速度匀速转动，从图示位置转过900时电动势是（）
图5.1-7
A．B．C．D．L
图14
o
o’
L
图14
o
o’
L
图14
o
o’
L
图14
o
o’
L
图14
o
o’

【思路剖析】因闭合线圈从图示位置即垂直于中性面的位置开始转动，所以电动势的表达式为，又，故A、D错．而最大值．故选项C错误．
【标准答案】B
图5.1-8

O
O’
【方法规律】一定要结合交变电流产生过程示意图，搞清正