新人教版高中物理选修32第五章《交变电流》精品教案doc.docx

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新人教版高中物理选修

第五章《交变电流》精品教

课5.交变电课新授课1

(一)知识与技能

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。

(二)过程与方法

1.掌握描述物理量的三种基本方法(文字法、公式法、图象法)。

2.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。

3.培养学生运用数学知识解决物理问题的能力。

(三)情感、态度与价值观

培养学生用辩证唯物主义的观点认识问题。

点教学重点

交变电流产生的物理过程的分析。

★教学难点

交变电流的变化规律及应用。

教学方法通过演示实验,引导学生观察现象、分析实验

教师活动学生活动

【预习导引】

1.恒定电流的定义是什么?

直流电的定义是什么?

2.我们根据什么来定义直流电和恒定电流的?

【新课教学】

一、交变电流

1.定义:

2.试讨论交变电流与恒定电流和直流电的区别是什么?

二、交变电流的产生

右图为交流电发电机的示意图,线圈所在磁场为匀强磁场,设矩形线圈ABCD以角速度ω绕oo'轴、从线圈平面跟磁感线垂直的位置开始做逆时针方向转动.

1.开始时,线圈是否切割磁感线?

线圈中感应电动势为多大?

此时磁通量多大?

方向怎样?

2.经过时间t线圈转过的角度为多大?

,此时ab边的线速度v方向跟磁感线方向夹角为多大,设ab边的长度为l,bd边的长度为l',线圈中感应电动势怎么计算?

电流方向怎样判断?

此时磁通量多大?

方向怎样?

学生思考预习引导的两个问题?

(3分钟)

教师指导学生阅读课本完成1、2两题(4分钟)

学生思考并讨论右侧的四个问题(10分钟)

 

3.当线圈转过T/4时间,线圈平面转到跟磁感线平行的位置,ωt=π/2,sinωt=1,ab边和cd边都垂直切割磁感线,线圈中感应电动势最大,用Em来表示,Em=NBSω.(怎样得到的?

)则线圈经过任意位置时,感应电动势的瞬时值:

e=Emsinωt,可见,线圈里产生的感应电动势是按正弦规律变化的。

此时磁通量多大?

方向怎样?

4.结合上述问题分析,在旋转过程中磁通量的变化规律是怎样的?

和电动势的变化规律有什么联系?

例题精析:

一矩形线圈,绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动,线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图所示。

下面说法中正确的是()

A.t1时刻通过线圈的磁通量为零

B.t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大

C.t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大

D.每当e转换方向时,通过线圈的磁通量的绝对值都为最大

三、交变电流的规律

由上述分析可知,上述发电机的电动势随时间变化的基本规律:

e=Emsinωt

其中时间t从线圈和磁场垂直开始计时的,此时线圈产生的电动势为,线圈中的磁通量为,线圈所在位置称之为中性面。

Em是个常数,表示电动势可能达到的最大值,称为电动势的峰值,ω是。

由于发电机的电动势按正弦规律变化,那么回路中的电流的电压的变化规律怎样?

(提示根据闭合电路的欧姆定律分析)

电流规律:

电压规律:

所以发电机的电动势、电路中的电流与电压的瞬时值与时间的关系可以用正弦曲线来表示,如下图所示:

学生分析解决练习一并总结思路(4

教师指导学生阅读课本完成填空(7分钟)

提示:

结合课本的思考题

 

正弦交流电:

思考:

在线圈旋转一周的时间内,磁通量是怎样变化的?

感应电动势如何变化?

如何用法拉第电磁感应定律理解这个问题?

能否画出二者随时间变化的图像?

例题精析:

如图所示,匀强磁场的磁感应强度B=2T,匝数n=6的矩形线圈abcd绕中心轴OO′匀速转动,角速度ω=200rad/s。

已知ab=0.1m,bc=0.2m,线圈的总电阻R=40Ω,试求:

(1)感应电动势的最大值,感应电流的最大值;

(2)设时间t=0时线圈平面与磁感线垂直,写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式;

(3)画出感应电流的瞬时值i随ωt变化的图象;

(4)当ωt=30°时,穿过线圈的磁通量和线圈中的电流的瞬时值各是多大?

(5)线圈从图示位置转过2π的过程中,感应电动势的平均值是多大?

四、几种常见的交变电波形(结合交变电流的定义看下图中的交变电流)

小结:

本节课主要学习了以下几个问题:

1.矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时,线圈中产生正弦式交变电流。

 

学生小组间讨论思考左侧的问题及例题并阐述思路(5分钟)

学生通过几种波形图理解交变电流的含义(4分钟)

教师引导学生对本节进行小结。

(3分钟)

2

.中性面的特点:

线圈和磁场垂直,线圈不切割磁感线磁通量最大=

.从中性面开始计时,感应电动势瞬时值的表达式NB,应电动势的最大值NB

4.矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时,磁通量和电动势随时间的变化规律。

备注

[课外训练]

1.交流发电机的线圈转到线圈平面与中性面重合时,下列说法中正确的是()

A.电流将改变方向B.磁场方向和线圈平面平行

C.线圈的磁通量最大D.线圈产生的感应电动势最大

2.关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流,以下说法中正确的是()

A.线圈平面每经过中性面一次,感应电流方向就改变一次,感应电动势方向不变

B.线圈每转动一周,感应电流方向就改变一次

C.线圈平面经过中性面一次,感应电动势和感应电流的方向都要改变一次

D.线圈转动一周,感应电动势和感应电流方向都要改变一次

3.如图所示,一个位于xOy平面内的矩形线圈abcd,处在匀强磁场中,线圈的四个边分别与x、y轴平行,当线圈绕Ox轴匀速转动到与xOy平面重合时,线圈中感应电流方向为a→b→c→d→a,并且电流最大.那么关于磁场方向及线圈转动方向(沿x轴负方向观察),下述说法中正确的是

A.磁场方向沿x轴正方向,线圈顺时针转动

B.磁场方向沿y轴正方向,线圈逆时针转动

C.磁场方向沿z轴正方向,线圈逆时针转动

D.磁场方向沿y轴正方向,线圈顺时针转动

4.如图所示,正方形线圈abcd绕对称轴OO′在匀强磁场中匀速转动,转动次数n=120min-1,若已知ab=bc=20cm,匝数=20,磁感应强度B=0.2T,求:

(1)转动中最大电动势位置;

(2)写出交流感应电动势瞬时值的表达式(从中性面开始旋转)。

(3)画出e-t图线。

(4)从图示位置转过90°过程中的平均电动势。

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