高中物理 第2章 交变电流与发电机 怎样产生交变电流学案 沪科版选修.doc

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1、学案1　怎样产生交变电流[学习目标定位]1.会观察电流(或电压)的波形图，理解交变电流和直流的概念.2.理解交变电流的产生过程，会分析电动势和电流方向的变化规律.3.知道交变电流的变化规律及表示方法，知道交变电流的瞬时值、最大值的物理含义．1．感应电动势的大小基本式：E＝n(法拉第电磁感应定律)导出式：E＝BLv(导体切割磁感线时的感应电动势)2．感应电动势的方向基本规律：楞次定律导出规律：右手定则一、什么是交变电流1．交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的电流．2．正弦式交变电流：按正弦函数规律变化的交变电流．二、交流发电机1．构造：发电机主要由可转动的线圈

2、(电枢)和磁体两部分组成．2．原理：线圈在磁场中不同位置时切割磁感线的速度不同，因而产生了大小和方向随时间不断变化的交变电流．三、旋转电枢式发电机和旋转磁极式发电机1.旋转电枢式发电机产生电压一般不超过500V2.旋转磁极式发电机能产生几千伏到几万伏电压四、交变电流的电能从哪里来　从能量转化的角度看，发电机是把机械能转变为电能的机器．一、交变电流[问题设计]两个发光二极管接成如图1所示电路图1(1)把电路接在干电池的两端时，可以观察到的现象是什么？(2)把电路接在手摇式发电机两端时，又会观察到怎样的现象？答案　(1)当接在干电池两端时，只有一个发光二极管会亮．(2

3、)当接在手摇式发电机两端时，两个发光二极管间或的闪亮，原因是发电机产生与直流不同的电流，两个发光二极管一会儿接通这一个，一会儿再接通另外一个，电流方向不停地改变．[要点提炼]1．交变电流大小和方向都随时间做周期性变化的电流，叫做交变电流，简称交流．2．直流方向不随时间变化的电流，叫直流．对直流电流和交变电流的区分主要是看电流方向是否变化．3．图像特点(1)恒定电流的图像是一条与时间轴平行的直线．(2)交变电流的图像有时在时间轴的上方，有时在时间轴的下方，方向随时间做周期性变化．二、交变电流的产生[问题设计]图2假定线圈沿逆时针方向匀速转动，如图2甲至丁所示．请分析

4、判断：(1)图中，在线圈由甲转到乙的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？(2)在线圈由丙转到丁的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？(3)当线圈转到什么位置时线圈中没有电流，转到什么位置时线圈中的电流最大？(4)大致画出通过电流表的电流随时间变化的曲线，从E经过负载流向F的电流记为正，反之为负．在横坐标上标出线圈到达甲、乙、丙、丁几个位置时对应的时刻．答案　(1)由B到A　(2)由A到B(3)线圈转到甲或丙位置时线圈中没有电流，称为中性面．线圈转到乙或丁位置时线圈中的电流最大．(4)[要点提炼]1．正弦式交变电流的产生：将闭合矩形线圈置于匀强磁场中，并绕垂直磁场方

5、向的轴匀速转动．2．中性面——线圈平面与磁感线垂直时的位置．(1)线圈处于中性面位置时，穿过线圈的Φ最大，但线圈中的电流为零(填“最大”或“零”)．(2)线圈每次经过中性面时，线圈中感应电流方向都要改变．线圈转动一周，感应电流方向改变两次．三、交变电流的变化规律[问题设计]如图3所示是图2中线圈ABCD在磁场中绕轴OO′转动时的截面图．设AB边长为L1，BC边长为L2，线圈面积S＝L1L2，磁感应强度为B，线圈转动的角速度为ω，则：图3(1)甲、乙、丙位置AB边产生的感应电动势各为多大？(2)甲、乙、丙位置整个线圈中的感应电动势各为多大？(3)若线圈有n匝，则甲、

6、乙、丙中整个线圈的感应电动势各为多大？答案　(1)甲：eAB＝0乙：eAB＝BL1vsinωt＝BL1·sinωt＝BL1L2ωsinωt＝BSω·sinωt丙：eAB＝BL1v＝BL1·＝BL1L2ω＝BSω(2)整个线圈中的感应电动势由AB和CD两部分组成，且eAB＝eCD，所以甲：e＝0乙：e＝eAB＋eCD＝BSω·sinωt丙：e＝BSω(3)若线圈有n匝，则相当于n个完全相同的电源串联，所以甲：e＝0乙：e＝nBSωsinωt丙：e＝nBSω[要点提炼]1．正弦式交变电流的瞬时值表达式：(1)当从中性面开始计时：e＝Emaxsin_ωt.(2)当从与中

7、性面垂直的位置开始计时：e＝Emaxcos_ωt.2．正弦式交变电流的峰值表达式：Emax＝nBSω与线圈的形状及转动轴的位置无关．(填“有关”或“无关”)3．两个特殊位置：(1)中性面：线圈平面与磁场垂直．e为0，i为0，Φ最大，为0.(填“0”或“最大”)线圈每次经过中性面时，线圈感应电流的方向要改变．线圈转动一圈，感应电流方向改变两次．(2)垂直中性面：线圈平面与磁场平行．e为最大，i最大，Φ为0，最大．(填“0”或“最大”)4．正弦式交变电流的图像及应用：或　　　从中性面计时　　　从垂直中性面(B∥S)计时(1)线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动时，开始计时时线

8、圈所处的位