课题：交变电流的产生和描述

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1、后塍高中高三物理备课组课题：交变电流的产生和描述张家港市后塍高中刘丽教学目标：1.准确掌握交变电流的特点；在深入理解正弦式交变电流的产生过程中，体验分析物理问题的不同方法。准确把握中性面的概念.以及从两个不同的计时起点计时的电动势和电流强度的瞬时值表达式。2.准确认知图像并会用图像解决一些基本的问题。会应用描述交流电的物理量解决实际问题。在教师的引导和帮助下，总结发现、相互交流、自主探究和推理，进而掌握学习和研究的方法。教学重点：用图象法和公式法得出正弦式交流电的瞬时值表达式，应用描述交流电的物理量解决实际问题。教学过程：一、什么是交

2、变电流？思考：让一个蹄形磁铁靠近通有交变电流的白炽灯，观察灯丝，可以看到什么现象？实验演示：总结：交流电的特点是　　　　　　　　　　　　　　　　。例1下图画出了6种电流随时间变化的图象，这6个图中的电流i都随时间做周期性变化，其中属于交变电流的是_____。二、正弦交变电流的产生过程问题1若从中性面开始计时，写出磁通量的表达式。在右图中定性画出线圈转动过程中磁通量φ随时间t的变化图线、磁通量的变化率Δφ/Δt随时间t的变化图线和感应电动势e随时间t的变化图线。①中性面开始计时：感应电动势e的瞬时值表达式为。②垂直于中性面开始计时：感应

3、电动势e的瞬时值表达式为　　　　　　。总结：中性面有什么特点？例2当交流发电机的线圈平面与磁感应线成60。角时，电流的瞬时值为0.5A，则该电流的最大值是（）5后塍高中高三物理备课组A．1AB．AC．AD．A问题2画出图中线圈转动的平视图，已知线圈匝数为N，在磁场中转动的角速度为ω，磁感应强度为B，线圈面积为S，①证明线圈转动过程中产生的感应电动势最大值为Em=NBSω。②从中性面开始计时，转过任意角θ时，推导出感应电动势瞬时值e的表达式。三、交变电流的描述1、描述交变电流变化快慢：T、f、n、ω关系：f=1／T=n（转/秒）ω=2π

4、f=2πn2、描述交变电流的大小：①最大值：Em、Im、Um　　②瞬时值：e、i、u③有效值:E、I、UI=Im/=0.707Im（注：只对正弦交流电成立）④平均值：E＝思考：平均值与有效值有什么区别？引导：在图示电流i-t图线中，图线与时间轴所围的面积有什么物理意义？在线圈转动一个周期时间内的平均电流为多少？交流电中的产热量能用电流平均值来计算吗?例3如图甲所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场．已知线圈的匝数n=100匝，电阻r=1.0Ω，所围成矩形的面积S

5、=0.040m2，小灯泡的电阻R=9．0Ω，磁场的磁感应强度随按如图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为，其中Bm为磁感应强度的最大值，T为磁场变化的周期．不计灯丝电阻随温度的变化，求：（1）线圈中产生感应电动势的最大值。（2）小灯泡消耗的电功率。（3）在磁感强度变化的0～的时间内，通过小灯泡的电荷量。5后塍高中高三物理备课组（点评：①等效于线圈在磁感应强度为B=1×10－2T的匀强磁场中以角速度匀速转动产生的交流电。②计算热量、热功率必须用有效值，计算某段时间流过某一截面的电量必须用平均值。）0.20.4abcd

6、例4如图所示，在一个被x轴与曲线为边界包围的空间中存在匀强磁场，曲线方程（单位：m）(0≤x≤0.2m)．磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度B=0.2T．有一正方形金属线框边长是0.4m，线框总电阻是0.1Ω,它的ab边与x轴重合．在拉力F的作用下，线框以1.0m/s的速度水平向右匀速运动．试求：(1)在线框通过该磁场区域的过程中，拉力F的最大瞬时功率是多少?i/At/s0.10.20.30.40.50.60.700.30.6-0.6-0.3(2)在下面坐标中画出线框产生的电流随时间的变化图象（取a→b→c→d→a方向为电流正方向）。(

7、3)线框拉过磁场区拉力F做多少功?思考：还有哪些方法可以产生正弦式交流电？课后练习：1．交流发电机在工作时的电动势为e＝Emsinωt，若将其线框的转速提高到原来的两倍，其他条件不变，则其电动势变为（）t4ett1t2t3　　A．EmsinB．2EmsinC．Emsin2ωtD．2Emsin2ωt2．一矩形线圈绕垂直于匀强磁场方向、并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间t的变化情况如图所示，则()A．t1时刻穿过线圈的磁通量为零B．t2时刻穿过线圈的磁通量最大C．t3时刻穿过线圈的磁通量变化率为零D．t4时刻穿过线圈

8、的磁通量为零3．单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，若线圈所围面积里磁通量随时间做正弦规律变化的规律如图所示(　　)A．线圈中O时刻感应电动势最大B．线圈中D时刻感应电动势为零C．线圈中D时刻感应电动势最大