第五章交變電流1交變電流導(dǎo)學(xué)案

1、5.1 交變電流導(dǎo)學(xué)案教學(xué)目標(biāo)：1會觀察電流（或電壓）的波形圖，理解交變電流、直流的概念2分析線圈轉(zhuǎn)動一周中電動勢和電流方向的變化，能對交變電流的產(chǎn)生有比較清楚的了解，具有運用基本原理解決新情境下問題的能力。3知道交變電流的變化規(guī)律即表示方法，知道交變電流的峰值、瞬時值的物理意義。教學(xué)重點：交變電流的產(chǎn)生及表達(dá)式的推導(dǎo)教學(xué)難點：交變電流的產(chǎn)生及推導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)：1交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律_和_隨時間做 _變化的電流叫做交變電流，簡稱交流_不隨時間變化的電流稱為直流。大小和方向都不隨時間變化的電流叫做 _電流2中性面： _特點磁通量 _ ，磁通量的變化量 _磁通量的變化率 _感應(yīng)電動勢 e _，

2、 _感應(yīng)電流感應(yīng)電流方向 _，線圈轉(zhuǎn)動一周，感應(yīng)電流方向改變_次3. 正弦式電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律（1）產(chǎn)生考慮下面幾個問題：1. 圖 5.1-3 中在線圈由甲轉(zhuǎn)到乙的過程中， AB邊中電流向哪個方向流動？2. 在線圈由丙轉(zhuǎn)到丁的過程中， AB邊中電流向哪個方向流動？3. 線圈轉(zhuǎn)到什么位置時線圈中沒有電流，轉(zhuǎn)到什么位置時線圈中的電流最大?4. 大致畫出通過電流表的電流隨時間變化的曲線，從 E 經(jīng)負(fù)載流向 F 的電流為正，反之為負(fù)。在橫坐標(biāo)上標(biāo)出線圈到達(dá)甲、乙、丙、丁幾個位置時對應(yīng)的時刻。（2）變化規(guī)律根據(jù)圖回答下面幾個問題：線圈與中性面的夾角是多少？ab 邊速度多大？ab 邊速度方向與磁場方向夾

3、角多大？ab 邊產(chǎn)生感應(yīng)電動勢多大？線圈中感應(yīng)電動勢多大？（ 1）函數(shù)形式： N匝面積為 S 的線圈繞垂直磁場平行線圈平面的軸以角速度轉(zhuǎn)動，從中性面開始計時，則電壓eNBSsint ，（m = NBS ）em sint ，電流 iem sintI m sint電壓 u=IR=I mRsin wtRR從與中性垂直位置開始計時：（寫出對應(yīng)的表達(dá)式）（ 2）圖象：正弦式圖像：鋸齒形掃描電壓波形：矩形脈沖波形：例 1 矩形線圈 abcd 的邊長 ab=cd=40cm,bc=da=30cm,共有 200 匝，以300r/min 的轉(zhuǎn)速在磁感強(qiáng)度為 0.2T 的勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的中心軸 OO勻速

4、轉(zhuǎn)動 , 在 t =0 時刻處于圖所示位置 . 此線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大值 Em=，有效值為 E_，再轉(zhuǎn)過出現(xiàn)第一次中性面。例 2 如圖所示的 100 匝矩形線框繞 OO軸勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速為 120r/min 。 ab=cd=0.2m，ad=bc=0.1m，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B1T，試求：（ 1）線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電aO d動勢的最大值是多少？（ 2）感應(yīng)電動勢的瞬時表達(dá)式；BbOc課后鞏固練習(xí)1、交流發(fā)電機(jī)在工作時的電動勢為e Emsint ，若將其線框的轉(zhuǎn)速提高到原來的兩倍，其他條件不變，則其電動勢變?yōu)椋ǎ〢. Emsint/ 2B.2Emsint/ 2C.Emsin2tD.2Emsin2t2、矩

5、形線框在勻強(qiáng)磁場內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動過程中，線框輸出的交流電壓隨時間變化的圖像如圖所示，下列說法中正確的是（）（ A）1 s 末線框平面垂直于磁場，通過線框的磁通量變化最快，（ B）2 s 末線框平面垂直于磁場，通過線框的磁通量最大，U/V36 201 234 5t/s（ C）交流電壓的最大值為 36 2 V ，頻率為 0.25Hz，（ D）交流電壓的最大值為 36V，周期為 4 s 。3、如圖 13-1-5 是某交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電流的圖像，根據(jù)圖像可以判（）A、此交變電流的頻率為5HzB、此交變電流的周期為0.1sU1t0000-C 、將標(biāo)有“ 12V、3W”的燈泡接在此交變電流上，燈泡可以正常發(fā)

6、光D 、圖像上對應(yīng)的 0.15s 時刻，發(fā)電機(jī)中的線圈剛好轉(zhuǎn)至中性面4. 如圖所示，一正方形線圈 abcd 在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感線的對稱軸 OO勻速轉(zhuǎn)動沿 OO觀察，線圈逆時針轉(zhuǎn)動，已知勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B，線圈匝數(shù)為 n，邊長為 l ，電阻為 R，轉(zhuǎn)動的角速度Oad為，則當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至圖示位置時（）A線圈中感應(yīng)電流方向為abcdaB線圈中感應(yīng)電流為nBl 2RBbcOC穿過線圈的磁通量為0D穿過線圈的磁通量的變化率為05. 一個矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢按正弦規(guī)律變化，其瞬時值的表達(dá)式為 e=220tsin100V，下列說法中正確的是： ( )頻率是50HzB當(dāng) t 時

7、，線圈平面與中性面重合A=0C當(dāng) t=1/100 s時， e 的值最大為 220V D 線圈轉(zhuǎn)動的角速度為 314rad/s6、一矩形線圈 ,繞垂直于勻強(qiáng)磁場并位于線圈平面的固定軸轉(zhuǎn)動,線圈中的感應(yīng)電動勢e隨時間 t 的變化如圖所示 ,下面說法中正確的是（）A.t1 時刻通過線圈的磁通量為零 B.t2 時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大 C.t3 時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大D.每當(dāng) e 變換方向時，通過線圈的磁通量絕對值最小7. 一個在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動的線框，當(dāng)線框轉(zhuǎn)至中性面時開始計時。t 1=1/60s ，線框中感應(yīng)電動勢為50V，當(dāng) t 2=1/30s 時，線框中感應(yīng)電動勢為503 V，求：（ 1）感應(yīng)電動勢的最大值； （2）線框轉(zhuǎn)動的角速度的大??；（ 3）線框中感應(yīng)電動勢的瞬時表達(dá)式。8. 勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B，邊長 L 的正方形線圈 abcd 共 N匝,線圈電阻為 r , 線圈繞垂直于磁感線的軸 OO 以如圖所示的角速OadB度 勻速轉(zhuǎn)動 , 外電路電阻為 R .在答卷圖中標(biāo)出此刻線圈感應(yīng)電流的