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高中物理交變電流導學案

時間:2024-06-14 03:23:51

高中物理交變電流導學案

高中物理交變電流導學案

高中物理交變電流導學案

  課前預習學案

  一、預習目標

  1、知道交變電流產生的原理

  2、知道交變電流的變化規律及物理量間的關系

  二、預習內容

  1、交變電流

  ________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、交變電流的產生

  (1)過程分析

  特殊位置甲乙丙丁戊

  B與S的關系

  磁通量的大小

  4個過程中的變化

  電流方向

  磁通量的變化率

  (2)中性面:_______________________________

  磁通量___________

  磁通量的變化率____________

  感應電動勢e=________,_______感應電流

  感應電流方向________,線圈轉動一周,感應電流方向改變______次

  課內探究學案

  一、學習目標

  1、理解交變電流的產生原理及變化規律;

  2、理解描述交變電流幾個物理量以及它們之間的關系;

  學習重難點:交變電流的產生原理、變化規律及物理量間的關系

  二、學習過程

  1、為什么矩形線框在勻強磁場中勻速轉動,線框里能產生交變電流?

  2、交變電流的產生過程中的兩個特殊位置及特點是什么?

  (1)中性面:與勻強磁場磁感線垂直的平面叫中性面.線圈平面處于跟中性面重合的位置時;

  (a)線圈各邊都不切割磁感線,即感應電流等于零;

  (b)磁感線垂直于該時刻的線圈平面,所以磁通量最大,磁通量的變化率為零.

  (c)交變電流的方向在中性面的兩側是相反的.

  (2)線圈平面處于跟中性面垂直的位置時,線圈平面平行于磁感線,磁通量為零,磁通量的變化率最大,感應電動勢、感應電流均最大,電流方向不變.

  3、交變電流的變化規律:

  如圖5-1-1所示為矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動的四個過程:

  當以線圈通過中性面對為計時起點時,交變電流的函數表達式:e=Em sinωt,其中Em=2NBLv=NBωS;i=Im sinωt,其中Im=Em/R。

  當以線圈通過中性面對為計時起點時,交變電流的函數表達式:e=Em sinωt,其中Em=2NBLv=NBωS;i=Im sinωt,其中Im=Em/R。

  圖5-1-2所示為以線圈通過中性面時為計時起點的交變電流的e-t和i-t圖象:

  三、反思總結

  1.矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動(繞與磁場垂直的軸)時,線圈中產生正弦交變電流,從中性面開始計時,感應電動勢的瞬時值表達式為:

  e=NBSωsinωt= Emsinωt

  e?ωt圖線是一條正弦曲線.

  2.中性面特點:最大,而e=0.

  四、當堂檢測

  1、交流發電機在工作時電動勢為e= Emsinωt ,若將發電機的轉速提高一倍,同時將電樞所圍面積減少一半,其它條件不變,則電動勢為( )

  A、e= Emsin(ωt/2) B、e= 2Emsin(ωt/2)

  C、e= Emsin2ωt D、e= Em/2sin2ωt

  答案:C

  2、如圖是一個正弦交變電流的i?t圖象,根據這一圖象,該交流電的瞬時值表達式為-----------A

  答案:i=5sin(5πt)

  課后練習與提高

  1、如圖甲中所示,一矩形線圈abcd在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉動,線圈所圍面積的磁通量隨時間t變化的規律如圖乙所示,下列論述正確的是( )

  A、t1時刻線圈中感應電動勢最大;

  B、t2時刻導線ad的速度方向跟磁感線垂直;

  C、t3時刻線圈平面與中性面重合;

  D、t4 、t5時刻線圈中感應電流方向相同

  答案:B C

  2、如圖所示,一交流發電機的線圈在勻強磁場中勻速轉動,線圈匝數N=100,線圈電阻r=3Ω,ab=cd=0.5m,bc=ad=0.4m,磁感應強度B=0.5T,電阻R=311Ω,當線圈以n=300r/min的轉速勻速轉動時,求:

 、鸥袘妱觿莸淖畲笾担

 、苩=0時刻,線圈在圖示位置,寫出此交變電流電動勢的瞬時值表達式;

 、谴穗妷罕淼氖緮凳嵌嗌?

  答案:(1)100πV (2)e=100πcos(10πt)V (3)U=220V

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