第五章交變電流1.交變電流導(dǎo)學(xué)案

5.1交變電流導(dǎo)學(xué)案教學(xué)目標(biāo)：1 會(huì)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(dòng)一周中電動(dòng)勢(shì)和電流方向的變化，能對(duì)交變電流的產(chǎn)生有比較清楚的了解，具有運(yùn)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(shí)值的物理意義。教學(xué)重點(diǎn)：交變電流的產(chǎn)生及表達(dá)式的推導(dǎo)教學(xué)難點(diǎn)：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(shí)間做_變化的電流叫做交變電流，簡(jiǎn)稱交流_不隨時(shí)間變化的電流稱為直流。大小和方向都不隨時(shí)間變化的電流叫做_電流2中性面：_磁通量_ ，磁通量的變化量_ 磁通量的變化率_特點(diǎn) 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) e_，_感應(yīng)電流 感應(yīng)電流方向_，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)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(gè)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(gè)方向流動(dòng)？2.在線圈由丙轉(zhuǎn)到丁的過程中，AB邊中電流向哪個(gè)方向流動(dòng)？3.線圈轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)線圈中沒有電流，轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)線圈中的電流最大?4.大致畫出通過電流表的電流隨時(shí)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(gè)位置時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻。（2）變化規(guī)律根據(jù)圖回答下面幾個(gè)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(chǎng)方向夾角多大？ab邊產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大？線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大？（1） 函數(shù)形式：N匝面積為S的線圈繞垂直磁場(chǎng)平行線圈平面的軸以角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，從中性面開始計(jì)時(shí)，則電壓，（=）， 電流 電壓u=IR=Im Rsinwt從與中性垂直位置開始計(jì)時(shí)：（ 寫出對(duì)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(zhǎng)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(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的中心軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng),在t=0時(shí)刻處于圖所示位置.此線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值Em= ，有效值為E_，再轉(zhuǎn)過 出現(xiàn)第一次中性面。OOcdbaB例2 如圖所示的100匝矩形線框繞OO軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，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)電動(dòng)勢(shì)的最大值是多少？（2）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式；課后鞏固練習(xí)120-120.10.20.3t/sU/v1、交流發(fā)電機(jī)在工作時(shí)的電動(dòng)勢(shì)為eEmsinwt，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(dòng)勢(shì)變?yōu)椋?）A.Emsinwt/2 B.2Emsinwt/2 C.Emsin2wt D.2Emsin2wt2、矩形線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，線框輸出的交流電壓隨時(shí)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(chǎng)，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(chǎng)，通過線框的磁通量最大，（C）交流電壓的最大值為36V，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0.1s 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)光 D、圖像上對(duì)應(yīng)的0.15s時(shí)刻，發(fā)電機(jī)中的線圈剛好轉(zhuǎn)至中性面dcbaBOO4.如圖所示，一正方形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的對(duì)稱軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)沿OO觀察，線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，線圈匝數(shù)為n，邊長(zhǎng)為l，電阻為R，轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為，則當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至圖示位置時(shí)（ ）A線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcda B線圈中感應(yīng)電流為C穿過線圈的磁通量為0 D穿過線圈的磁通量的變化率為05.一個(gè)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)按正弦規(guī)律變化，其瞬時(shí)值的表達(dá)式為e=220sin100tV，下列說法中正確的是：( )A頻率是50Hz B當(dāng)t=0時(shí)，線圈平面與中性面重合C當(dāng)t=1/100 s時(shí)，e的值最大為220V D線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為314rad/s6、一矩形線圈,繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)并位于線圈平面的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng),線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t的變化如圖所示,下面說法中正確的是（ ）A.t1時(shí)刻通過線圈的磁通量為零 B.t2時(shí)刻通過線圈的磁通量的絕對(duì)值最大C.t3時(shí)刻通過線圈的磁通量的絕對(duì)值最大D.每當(dāng)e變換方向時(shí)，通過線圈的磁通量絕對(duì)值最小7.一個(gè)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的線框，當(dāng)線框轉(zhuǎn)至中性面時(shí)開始計(jì)時(shí)。t1=1/60s，線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為50V，當(dāng)t2=1/30s時(shí)，線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為50V，求：（1）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值； （2）線框轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度的大?。唬?）線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式。8.勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B，邊長(zhǎng)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 以如圖所示的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng),外電路電阻為R .在答卷圖中標(biāo)出此刻線圈感應(yīng)