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5.1 交变电流
课 题 第 5 章 1 节 课时安排： 2 个课时 知识目标： 1.使学生理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面. 2.掌握交变电流的变化规律，及表示方法. 3.理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义. 能力目标： 培养学生观察能力，空间想象能力以及将立体图转化为平面图形的能力. 培养学生运用数学知识解决处理物理问题的能力 情感目标： 培养学生理论联系实际的思想 重点内容：交变电流产生的物理过程的分析 落实方案：讲练结合 难点内容：交变电流的变化规律及应用 落实方案：讲练结合 教 师 活 动 ［演示］老师手摇发电机模型.第一次发电机接小灯泡.当线框缓慢转动时，小灯泡不亮；当线框快速转动时，小灯泡一闪一闪的. 第二次发电机接上示教电流计，当线框缓慢转动（或快速摆动），电流计指针左右摆动. 一．交流电： 大小和方向都随时间做周期性变化的电流 二．交流电的产生： 1.中性面： 111
教 学 内 容 第 1 课时 一、引入新课 出示单相交流发电机，引导学生首先观察它的主要构造. ［师问］线圈中产生的是什么样的交变电流？请同学们看书后回答. ［生答］转动的线圈里产生了大小和方向都随时间做周期性变化的交变电流. ［师］现代生产、生活中，大都使用交流电.它有许多优点，今天学习交流电产生原理和变化规律. 二、新课教学 为什么矩形线框在匀强磁场中匀速转动，线框里能产生交变电流？ 多媒体课件打出下图. ［师问］abcd线框在磁场中绕OO′轴转动时，哪些边切割磁感线？ ［生答］ab与cd边. ［师问］线框转到什么位置，产生感应电动势最大？ ［生答］线圈平面与磁感线平行时，ab边与cd边线速度方向都跟磁感线方向垂直，即两边都垂直切割磁感线.此时产生感应电动势最大. ［师问］线框转动到什么位置时，感应电动势最小？ ［生答］当线框平面跟磁感线垂直时，ab与cd边的速度方向跟磁力线平行，即两边不切割磁力线，此时感应电动势为0. 利用多媒体课件，屏幕上打出中性面概念： 1.中性面——线框平面与磁力线垂直位置. 学 生 活 动 111
2.瞬时表达式： e =BSωsinωt =Emsinωt, 三．交流发电机： 1.定子和转子 2.旋转电枢式发电机 3.旋转磁极式发电机
3.线圈越过中性面，线圈中I感方向要改变.线圈转一周，感应电流 I感方向改变两次. 如果从中性面开始计时，逆时针方向匀速转动， 角速度ω，经时间t，线圈转到图示位置，ab边 与cd边的速度方向与磁场方向夹角为ωt，如图 所示. ［师问］设ab=cd=l1 磁感应强度B，bc=ad=l2 这时ab边E感多大？ eab?Bl1sin? t?1 ?［生答］e=Bllωsinωt ab12?l 2v?2???2? ［师］cd边中E感跟ab边中感应电动势大小相同，又是串联在一起， 此时整个线框中感应电动势多大？ ［生答］e=eab+ecd=Bl1l2ωsinωt 1.在匀强磁场中，匀速转动线圈产生感应电动势及感应电流是按正 弦规律变化的. 瞬时表达式：e=Bl1l2ωsinωt=BSωsinωt N匝线圈时，相当于N个完全相同的电源来个串联，e=NBSωsinω t. 其中最大值Em=NBSω eNBS? 线框和用电器构成回路i= = sinωt R?rR?rNBS? 最大值Im= R?r2.屏幕上使线圈转动，如转ω t=60°,150°,210°,300°时，请学生分别计算感 应电动势的大小和方向？ 最后将学生计算结论总结：e=Emsinωt,既能表示电 动势大小，又能表示电动势方向. 三．交流发电机： 四、小结 1.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动（绕与磁场垂直的轴）时，线圈 中产生正弦交变电流，从中性面开始计时，感应电动势的瞬时值表 达式为： e=NBSωsinωt e—ωt图线是一条正弦曲线. 2.中性面特点：Φ最大，而e=0. 2.线圈处于中性面位置时，穿过线圈Φ最大，但?Φ=0. ?t111
高中物理 5.1《交变电流》教案 (新人教版选修3-2)
