高中物理 第5章 交变电流 第1节 交变电流教案 新人教版选修3

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1、第五章交变电流第1节　交变电流要点一几种常见的交变电流的图象1．正弦式交变电流的图象(如图5－1－2所示)图5－1－22．其他交变电流的波形(如图5－1－3所示)图5－1－3要点二中性面位置、中性面的垂直位置的特点中性面中性面的垂直位置线圈平面与磁场垂直线圈平面与磁场平行磁通量最大零磁通量变化率零最大感应电动势零最大电流方向改变不变要点三正弦交变电流的瞬时值表达式和峰值表达式图5－1－41．瞬时值若线圈平面从中性面开始转动，则经过时间t：(1)线圈转过的角度为ωt.(2)ab边的线速度跟磁感线方向的夹角θ＝ωt.(3)ab边转动的线速度大小：v

2、＝ωR＝ω(4)ab边产生的感应电动势：Eab＝BSωsinωt(5)整个线圈产生的感应电动势：E＝2Eab＝BSωsinωt.若线圈为N匝，E＝NBSωsinωt2．峰值(1)由E＝NBSωsinωt，可知，电动势的峰值Em＝NBSω.(2)交变电动势最大值，由线圈匝数N，磁感应强度B，转动角速度ω及线圈面积S决定，与线圈的形状无关，与转轴的位置无关，因此如图5－1－5所示的几种情况，若N、B、S、ω相同，则电动势的峰值相同．图5－1－5　　一、从正弦式交变电流的图象中能够获得哪些信息？正弦式交变电流的图象是一条正弦曲线，如图5－1－6所示．

3、图5－1－61．可以读出正弦式交变电流的峰值．2．可以根据线圈转至中性面时的电流为零的特点．确定线圈处于中性面的时刻．确定了该时刻，也就确定了磁通量最大的时刻和磁通量变化率最小的时刻．3．可根据线圈转至与磁场平行时感应电流最大的特点，确定线圈与中性面垂直的时刻．此时刻也就是磁通量为零的时刻和磁通量变化率最大的时刻．二、图象法的分析要点1．总论图象可以直观简捷地反映物理量间的关系，对物理图象的分析要点是：一看：看“轴”、看“线”、看“斜率”、看“点”．二变：掌握“图与图”“图与式”“图与物”之间的变通关系．三判：在此基础上进行正确的分析、判断．2

4、．几种常见图象的对比交变电流的变化规律与图象表示(从中性面开始计时)函数图象说明磁通量Φ＝Φmcosωt＝BScosωtS为线框面积，N为线框匝数，r为线框电阻(内阻)；R为外电阻.电动势e＝Emsinωt＝NBSωsinωt电压u＝Umsinωt＝sinωt电流i＝Imsinωt＝sinωt一、中性面的概念解读【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解析　中性面是磁通量最大的位置，也是磁通量变化率

5、为零的位置，在该位置上磁通量最大，感应电动势为零，无感应电流．答案　B二、磁通量与交变电流的产生【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(　　)图5－1－7A．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解析　磁通量随时间变化的规律的图象不是电流时间变化的规律，磁通量变化的越快，产生的感应电动势越大，所以磁通量最大时感应电流最小，磁通量最小时感应电流最大．答案　CD1.矩形线圈在匀

6、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答案　A解析　中性面和磁场垂直，磁通量最大，磁通量的变化率为零．2．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′＝Emsin　　　　　　B．e′＝2EmsinC．e′＝Emsin2ωtD．e′＝sin2ωt答案　C解析　由Em＝

7、NBSω知，当发电机的转速提高一倍，电枢所围面积减小一半后，Em不会变化，所以e′＝Emsin2ωt.3．一束带电粒子沿着通有交流电的螺线管的轴线射入管内，则粒子在管内的运动状态是(　　)A．往复运动B．匀速直线运动C．匀加速直线运动D．匀速圆周运动答案　B4．一台发电机产生的正弦式交变电流的电动势最大值是400V，线圈匀速转动的角速度是100πrad/s，写出瞬时电动势的表达式．在1s内电流方向改变多少次？答案　100次解析　由e＝Emsinωt，得e＝400sin100πtf＝＝Hz＝50Hz即每秒钟会出现50个周期，而每个周期里电流方向改

8、变两次，故每秒钟电流方向改变100次．5.图5－1－8一般来说，利用电磁感应现象来产生交变电流的具体操作方式可以有很多种．例如，使图5－1－8中所示的