1、高二物理组 仔细阅读 认真思考15.1 交变电流导学案【学习目标】1会观察电流（或电压）的波形图，理解交变电流、直流的概念2理解交变电流的产生原理3掌握交变电流的变化规律及表示方法4理解交流电的瞬时值，最大值及中性面的概念5培养观察能力、空间想象能力以及立体图转化为平面图形的能力【重点难点】1重点是交变电流产生的物理过程分析2难点是交变电流的变化规律及应用【教学过程】一、新课导入从墙面插孔中获得的电流与由干电池获得的电流的波形有什么不同？二、新课教学（一）交变电流交变电流： 和 随时间周期性变化的电流叫 。直 流： 不随时间变化的电流称为直流。恒定电流： 和 都不随时间而改变的电流叫恒定电流。
2、例 1、下图中_是直流电？_是交变电流？图 1思考：交变电流和直流有什么区别？归纳总结：只要_改变的电流就是交变电流.（二）交变电流的产生1产生机理：演示课本 P31“做一做”中的实验，请同学们观察发光二极管的发光情况，说明产生的是哪种电流？分析转轴与磁场方向的关系，得出如下结论结论：当线圈绕 的轴转动时会产生交变电流。2探究电流的特点：看课本 P32 图 5.1-3，分析：（1）判断线圈由甲转到乙的过程中，线圈中的电流方向如何？（沿 ABCD 还是DCB A） 由乙转到丙、由丙转到丁以及由丁转到甲的过程中呢？高二物理组 仔细阅读 认真思考2（2）判断线圈处于甲、乙、丙、丁四个位置时是否产生感
3、应电流？若有，在原图中标出电流的方向；若无，说明原因。A B C D图 2假设线圈所处的磁场为匀强磁场，请在上面四幅图中画出线圈在甲、乙、丙、丁四个位置对应的侧视图，标出 AB、CD 边中的电流方向。（3）分析线圈在由甲转到乙、由乙转到丙、由丙转到丁、由丁转到甲的过程中中的电流大小变化情况？（4）在电流时间图中画出甲、乙、丙、丁四个位置对应的点。猜测在一个周期内感应电流随时间变化的关系，大致画出 it 图线。 （5）根据上述分析，回答： 线圈转到哪些位置时电流方向改变？_。 在这些位置时，线圈中感应电动势多大？_。 感应电流多大？_ 。 在线圈转动一周的过程中，电流方向改变几次？_。我们把与磁
4、场方向垂直的面叫_。结论：(1) 线圈转动过程中电流的大小做周期性变化， 最小， 最大。(2) 线圈每经 一次，感应电流方向改变一次，线圈转动一周，感应电流方向改变 次。例 2、完成下面的表格位 置 磁通量 感应电流 感应电动势 磁通量变化率中性面 中性面的垂面（三）交变电流的变化规律1推导在磁感应强度 B 的匀强磁场中，矩形线圈逆时针绕中轴匀速转动，角速度为 。图中标 a 的小圆圈表示线圈 cd 边的横截面，ab、cd 长度为 L1，ad、bc 长度为 L2，设线圈平面从中性面开始转动。则经时间 t，it图 3高二物理组 仔细阅读 认真思考3线圈与中性面的夹角是多少？ab 边速度方向与磁场方
5、向夹角多大？ab 边的速度是多少？ab 边产生的感应电动势多大？线圈中感应电动势多大？若线圈的匝数为N 匝呢？2规律（1）令 Em= ，感应电动势的瞬时值 。_e若线圈为 N 匝， ， 。_（2）若电路为纯电阻，总电阻为 R，则瞬时电流为：， 。_i _mI（3）若外电阻为 R，线圈内阻为 r，路端电压的瞬时值为：。_umU结论：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，产生的感应电流是按 规律变化的，这种交变电流叫 ，简称 。（4）在图 5 中作出感应电动势随时间变化的图像。 思考： 承接感应电动势的推导，求经过时间 t，穿过线圈平面的磁通量是多少？在图 6 中做出 图线，在图线中找出线
6、圈在甲、乙、丙、丁四个位置对应的点，分析这t四点的磁通量变化率。 如果从线圈与磁场平行的位置开始计时，写出感应电动势的表达式。Badvv图 4et图 5t图 6高二物理组 仔细阅读 认真思考4例 3、在图 4 中，设磁感应强度为 0.01T，单匝线圈边长 AB=20cm，宽 AD 为 10cm，转速为 50r/s，求线圈转动时感应电动势的最大值。例 4、一台发电机在产生正弦式电流。如果发电机电动势的峰值为 ，线圈匀40mEV速转动的角速度为 或 ，314/rads0/rads试写出电动势瞬时值的表达式，求出在 t=1/600 s 时感应电动势的瞬时值为多少？ 如果这个发电机的外电路只有电阻元件
7、，总电阻为 2k，电路中电流的峰值为多少？写出电流瞬时值的表达式。例 5、矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势e-t 图像如右图，则在时刻（ ）A.t1，t 3 线圈通过中性面 B.t2，t 4 线圈中磁通量最大C.t1，t 3 线圈中磁通量变化率最大D.t2，t 4 线圈平面与中性面垂直三、课堂小结这节课你学到了什么？四、巩固练习1、某交流发电机正常工作时，电动势 E=Emsint，当磁感应强度增大到原来的 2 倍，转速变为原来的 1/3，其它条件不变时，感应电动势的表达式为 2、如图所示，匀强磁场 B 0.50T，矩形线圈的匝数N100，边长 Lab=0.20m，L ad=0,10m，以 3000r/min的转速匀速转动，在线圈平面通过中性面时开始计时。试求：（1）交变电动势的瞬时值表达式（2）若线圈总电阻为 2，线圈外接电阻为8，写出交变电流的瞬时值表达式（3）线圈由图示位置转过 /2 的过程中，交变电动势的平均值。 RabdcB
