2019-2020年高中物理第二章交变电流第1节交变电流教学案教科版选修3-2

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1、2019-2020年高中物理第二章交变电流第1节交变电流教学案教科版选修3-21.交变电流是指大小和方向随时间作周期性变化的电流。2．随时间按正弦函数规律变化的交变电流称为正弦交变电流。3．线圈在磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时可产生正弦交变电流。4．正弦交变电流的瞬时值表达式为e＝Emsinωt，u＝Umsinωt，i＝Imsinωt，式中的Em、Um、Im是指交变电流的最大值。一、交变电流1．恒定电流和交变电流(1)恒定电流：大小和方向都不随时间变化的电流。(2)交变电流：大小和方向随时间作周期性变化的电流，简称交流。(3)正弦交变电流：电流随时间按正弦函数规律变化的交变电流，

2、简称正弦交流电。2．交变电流的图像(1)波形图：电流或电压随时间变化的图像。(2)观察方法：用示波器观察。(3)常见的交变电流的波形图：图211二、正弦交变电流的产生和表述1．正弦交变电流的产生(1)产生方法：闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。(2)产生过程分析：用楞次定律分析线圈转动一周的情况如图212所示。图2122．正弦交变电流的函数表达式及图像电动势电　压电　流函数e＝Emsinωtu＝Umsin_ωti＝Imsin_ωt图像表达式中Em、Um、Im分别是电动势、电压和电流的最大值，而e、u、i则是瞬时值。3．中性面t＝0时感应电动势e＝0，此时线框所在的平

3、面称为中性面。1．自主思考——判一判(1)只要线圈在磁场中转动，就可以产生交变电流。(×)(2)当线圈中的磁通量最大时，产生的电流也最大。(×)(3)当线圈平面与磁场垂直时，线圈中没有电流。(√)(4)正弦式交变电流的瞬时值是时刻变化的。(√)(5)闭合线圈在匀强磁场中绕平行于磁场方向的轴匀速转动时产生正弦交流电。(×)(6)教室的照明电路中所用的是正弦式电流。(√)2．合作探究——议一议(1)如何区分直流电和交变电流？提示：区分直流电和交变电流的依据是看电流的方向是否随时间变化。(2)只有矩形线圈在匀强磁场中匀速转动才能产生交变电流吗？提示：矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，仅是产生

4、交变电流的一种方式，不是唯一方式。任意形状的平面线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动均可产生交变电流。(3)正弦式交变电流的最大值与线圈的形状、转轴的位置有关吗？提示：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共同决定，与线圈的形状无关，与转轴的位置无关。如图(a)、(b)、(c)所示的几种情况，若N、B、S、ω相同，则电动势的最大值相同。交变电流的概念[典例]　(多选)下列图像中属于交流电的有(　　)[解析]　判断电流是交流还是直流，就看方向是否变化。选项D中，尽管大小随时间变化，但因其方向不变，所以是直流。选项A、B、C中e的方向均发生了变化，

5、故它们属于交流电。[答案]　ABC(1)方向不变的电流即为直流电，恒定电流是直流电中的一种。(2)只要电流的方向周期性变化，即为交变电流，与电流的大小是否变化无关。　　　　1．交变电流是(　　)A．矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动时产生的电流B．按正弦规律变化的电流C．大小随时间做周期性变化的电流D．方向随时间做周期性变化的电流解析：选D　只要方向随时间做周期性变化的电流就是交变电流。2．(多选)关于交变电流和直流电的说法中，正确的是(　　)A．如果电流大小做周期性变化，则一定是交变电流B．直流电的大小可以变化，但方向一定不变C．交变电流一定是按正弦或余弦规律变化的

6、D．交变电流的最大特征就是电流的方向发生周期性的变化解析：选BD　直流电的特征是电流方向不变，交流电的特征是电流方向周期性改变。另外交变电流不一定都是正弦交流电或余弦交流电。3．(多选)下列属于交变电流的是(　　)解析：选BC　由交变电流的定义知只有方向发生周期性变化的电流才是交变电流，选项A、D中的电流方向始终没有改变，所以不是交变电流。正弦交变电流的瞬时值和最大值1．瞬时值表达式推导若线圈平面从中性面开始转动，如图213所示，则经过时间t后：图213(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＝ωR＝ω。(4)ab

7、边产生的感应电动势：eab＝BLabvsinθ＝sinωt。(5)整个线圈产生的感应电动势：e＝eab＋ecd＝2eab＝BSωsinωt，若线圈为N匝，则e＝NBSωsinωt。2．最大值(1)由e＝NBSωsinωt可知，电动势的最大值Em＝NBSω。(2)交变电动势的最大值由线圈匝数N、磁感应强度B、线圈面积S及转动角速度ω决定，与线圈的形状无关，与转轴的位置无关，因此图214所示的几种情况，若N、B、S、ω相同，则电动势的最大值相同。图2143．电流、电压的瞬