陕西省西安市庆安高级中学高中物理 5.doc

陕西省西安市庆安高级中学高中物理5.1交变电流导学案新人教版选修3-2
策略与反思
纠错与归纳【学习目标】
1．理解交变电流的产生原理，掌握交变电流的变化规律．
2．知道正弦式电流的图象．
3．知道交流发电机的构造和分类．
重点：交变电流的变化规律
难点：交变电流的产生原理
【自主学习】
一、交变电流
1．定义：和随时间作周期性变化的电流，叫做交变电流，简称交流．
说明：随时间周期性变化是交变电流的最重要的特征．如图中______均为交变电流，而就不是交变电流．

2．正弦式电流
（1）定义：随时间按规律变化的电流叫做正弦式电流．
说明：①在我国工农业生产及生活中使用的交变电流都是正弦式电流，但并非只有按正弦规律变化的电流才叫交变电流．②正弦式交变电流的图象是曲线
（2）正弦式电流产生：当线圈在磁场中绕于磁场方向的轴做转动时，线圈中就产生正弦式电流．
令线圈abcd的边长Lab＝Lcd，Lad＝Lbc＝L．在线圈以角速度ω转动过程中，ad、bc边切割磁感线产生感应电动势，其大小相同，且对线圈中电流而言，两电动势相当于联．用e表示线圈转动中产生的感应电动势，则线圈从与磁感线垂直的平面（叫做中性面）经过时间t转动到如图所示位置时：
θ＝v＝
v1＝ e＝
所以e＝BSωsinωt
若线圈为N匝e＝
其中S为线圈的面积，NBSω为交变电动势的峰值Em，ωt为线圈和中性面夹角．
（3）正弦式电流的规律：假定线圈从跟磁感线垂直的平面（也叫中性面）开始转动，则产生的交变电流的瞬时值表达式为i＝Imsinωt；电动势瞬时值的表达式为e＝；电压瞬时值表达式为u＝

二、中性面
1．定义：与磁感线的平面叫做中性面．
2．中性面特点：
（1）穿过线圈的磁通量Φ最；
（2）磁通量的变化率最；
（3）电动势e及电流I均为；
（4）线圈经此位置电流方向改变．
说明：除中性面之外，在交流电产生过程中还有一个特殊位置，那就是与磁感线平行的平面（或叫与中性面垂直的平面）．该平面的特点：
（1）穿过线圈的磁通量最（Φ＝0）；
（2）磁通量的变化率最；
【例1】一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，当线圈通过中性面时()
A．线圈平面与磁感线方向平行
B．通过线圈的磁通量达到最大值
C．通过线圈的磁通量变化率达到最大值
D．线圈中的电动势达到最大值

三、交流发电机
1．构成：交流发电机的基本组成部分是产生感应电动势的（通常叫电枢）和产生磁场的．
2．分类：按转动部分不同，交流发电机分为旋转式发电机和旋转式发电机．旋转磁极式发电机能够产生几千伏到几万伏的电压，输出功率可达几百兆瓦，大多数发电机都是该类型．旋转电枢式发电机产生的电压一般不超过500V．
3．能量转化：发电机的转子由动力机（如水轮机、蒸汽轮机等）带动，把机械能传递给发电机，发电机将得到的转化为输送给外电路．

【合作探究】
一、磁通量与交变电流的产生
[问题]1、线圈中感应电动势的大小与什么有关？

2、感应电动势的方向如何判断？

【例2】某线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过它的磁通量Φ随时间的变化规律可用图5－1－7表示，则()
A．t1和t2时刻，穿过线圈磁通量的变化率最大
B．t2时刻，穿过线圈的磁通量变化率为零
C．t3时刻，线圈中的感应电动势为零
D．t4时刻，线圈中的感应电动势达最大值
【练习3】矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势e-t图像如图所示，则在时刻（）
A．t1、t3线圈通过中性面
B．t2、t4线圈中磁通量最大
C．t1、t3线圈中磁通量变化率最大
D．t2、t4线圈平面与中性面垂直

二、交变电流图象的应用
【例4】大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流．如图3所示都属于交变电流．下列几个图中哪个是正弦式交流电，哪个是方波，说法正确的是()

A．a是正弦式交流电，c是方波
B．b是正弦式交流电，d是方波
C．a是正弦式交流电，b是方波
D．d是正弦式交流电，b是方波

【当堂测试】
1.矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，下列说法中正确的是()
A．在中性面时，通过线圈的磁通量最大
B．在中性面时，感应电动势最大
C．穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势也为零
D．穿过线圈的磁通量为零时，磁通量的变化率也为零

2．交流发电机在工作时电动势为e＝Emsinωt，若将发电机的转速提高一倍，同时将电枢所围面积减小一半，其他条件不变，则其电动势变为()
A．e′＝Emsineq\f(ωt,2)B．e′＝2Emsineq\f(ωt,2)
C．e′＝Emsin2ωtD．e′＝eq\f(Em,2)sin2ωt

3．如图3所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀