交变电流 (2)-高中物理选择性必修二课件

高中物理3-2(交变电流)导学案

班级：____________组别：____________组名：____________姓名：____________

【学习目标】

⒈明白正弦交流电的产生原理，明白中性面及其特点。

⒉学会推导正弦交流电的瞬时值表达式，能计算正弦交流电的最大值。

【重点难点】

正弦交流电的产生原理分析及正弦交流电的瞬时值表达式推导。

【学法指导】

先运用《电磁感应》的知识定性分析课本中图5.1-3所示的四个画面，找到中性面，分析其特点和交流电的变化规律，再进一步推导正弦式交流电的瞬时值表达式和最大值计算式。

【知识链接】

电磁感应的相关知识

【学习过程】

知识点一：交变电流的产生

问题1：什么是交流？什么叫直流？通过发光二极管体验交流电电流的周期性变化。

〔请大伙理解课本中图5.1-3交流发电机的示意图，尝试解答以下问题〕

问题2：矩形线框转动时，哪些边会产生电动势？

问题3：为了便于分析，请你以AB边为对象将这四个立体图改画成正对面观看的平面图。

问题4：在线圈从甲位置到乙位置的过程中，AB边中的电流向哪个方向流动？在线圈从丙位置到丁位置的过程中，AB边中的电流向哪个方向流动？

问题5：当线圈转到什么位置时没有电流，线圈平面与磁场方向关系怎么样？什么叫中性面？线圈平面在中性面的位置时，穿过线圈平面的磁通量有何特点？请总结中性面的特点。

问题6：当线圈转到什么位置时，线圈中的电流最大？如今穿过线圈的磁通量有何特点？

问题7：将上述三个问题汇聚到以下表格中

特别位置 甲 乙 丙 丁

B与S的关系

磁通量的大小

磁通量的变化 从甲到乙 从丙到丁

电流的方向〔字母表示〕

感应电动势

结论：当线圈在位置时感应电动势为零，在位置时感应电动势最大，线圈转动一周，感应电流方向改变次。

知识点二：交变电流的图像和变化规律

问题1：在图5.1-3中乙位置时，令磁感应强度为B，AB边长为L1，BC边长为L2，匀速转动的角速度为，试求：如今线框切割磁感线产生的电动势的值mE。〔在A(B)D(C) 中性面图中标出如今的电流方向〕

一、选择题

1．如图所示，面积为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度匀速转动，能产生正弦交变电动势sineBSt的图是（ ）

A． B．

C． D．

2．如图所示，单匝线框在匀强磁场中匀速转动，周期为 T，转轴 O1O2垂直于磁场方向，线框电阻为 2 Ω。若线框从图示位置转过 60°时感应电流的瞬时值为 1A。则下列说法正确的是（ ）

A．线框匀速转动过程中消耗的电功率为 8W

B．线框中感应电流的有效值为 2A

C．线框在图示的位置磁通量变化率为零

D．从图示位置开始计时，在任意时刻穿过线框磁通量的表达式为22sinTtT（Wb）

3．如图所示，理想变压器原线圈接交流电源和理想交流电流表，副线圈接热水器和抽油烟机，原副线圈的匝数比为4:1，副线圈上电源的瞬时值2202sin100(V)ut，开关S断开时，电流表示数是1A，开关S闭合时，电流表示数是1.25A，下列说法正确的是

A．交流电源输出电压的最大值是55V

B．交流电源输出电压的最大值是880V

C．S闭合时，抽油烟机消耗的功率是1100W D．S闭合时，抽油烟机消耗的功率是220V

4．如图甲所示电路中，L1、L2、L3为三只“6V 3W”的灯泡，变压器为理想变压器。各电表均为理想电表。当ab端接如图乙所示的交变电压时，三只灯泡均正常发光。下列说法正确的是（ ）

A．变压器原副线圈的匝数比为1∶2

B．副线圈两端输出的交流电频率为100Hz

C．电流表的示数为0.5A

D．电压表的示数为12V

5．如图所示的电路中，P为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压U1不变，闭合开关S，下列说法正确的是（ ）

A．P向下滑动时，灯L变亮 B．P向下滑动时，变压器的输出电压变大

C．P向上滑动时，变压器的输入电流变小 D．P向上滑动时，变压器的输出功率变大

6．如图所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，正确的说法是（ ）

教 案

上课时间： 年 月

日

题课 第三章交变电流第二节交变电流的描述第2课时 课型 新 课时 第2课时

教

学

目

标 1.知道交变电流的峰值、有效值、瞬时值、平均值等概念间的关系及其应用的前提条件，能通过函数表达式和图像来描述交变电流，并通过图像信息求有关物理量。

2.了解感抗和容抗，知道电感器和电容器对交流的作用。

学习重点 物理量间关系

学习难点 电荷量用平均值求、热量用有效值求、

教 学 过 程

教学环节（含备注） 教 学 内 容

引入新课

进行新课

（一）引入新课

频率的物理意义是什么？

（二）进行新课

1、观察电感器和电容器对交流电作用的实验，总结电感器和电容器对交流的作用 讲

练习

讲、练与议

练习1．(多选)关于电感器对交变电流的阻碍作用，下列说法正确的是( )

A．电感器对交变电流的阻碍作用的大小用感抗描述

B．线圈的自感系数越大、交变电流的频率越高，线圈对交变电流的阻碍作用就越大

C．低频扼流圈只能阻碍低频交变电流，不能阻碍高频交变电流

D．感抗是由线圈的自感现象引起的

解析 描述电感器对交变电流阻碍作用的大小的物理量是感抗，选项A正确；线圈的自感系数越大、交变电流的频率越高，线圈对交变电流的阻碍作用就越大，选项B正确；因高频交变电流的频率更高，故低频扼流圈对高频交变电流的阻碍作用更大，选项C错误；因通过线圈中的电流时刻变化，故线圈中会产生自感电动势，即感抗的产生是由线圈的自感现象引起的，选项D正确。

答案 ABD

练习2．(多选)如图所示，图甲、乙中用交流电源，图丙、丁中用直流电源，各电路图中灯泡、电容器、电压表示数都相同，则下列说法正确的是( )

1．如图所示，在垂直于纸面的范围足够大的匀强磁场中，有一个矩形线圈abcd，线圈平面与磁场垂直，O1O2、O3O4都是线圈的对称轴，若使线圈中产生感应电流，下列方法正确的是（ ）

A．矩形线圈绕O3O4轴转动

B．矩形线圈沿纸面向上平动

C．矩形线圈沿纸面向左平动

D．矩形线圈绕a点在纸面内转动

2． 一台交流发电机的输出电压表达式为u=1000√2sin100πt（v），通过匝数之比为4：1的理想降压变压器给若干盏“220v，60w”的灯泡供电，如图，输电线总电阻r=10Ω，其它电阻不计，为了保证灯泡正常发光，接入电路的灯泡数量为（ ）

A．44 B．176 C．195 D．783

3．如图所示，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b．当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光．下列说法正确的是（ ）

A．原、副线圈匝数之比为1：9

B． 原、副线圈匝数之比为9：1

C．此时a和b的电功率之比为10：1

D．此时a和b的电功率之比为1：10

4．将闭合多匝线圈置于如图所示的匀强磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，线圈可绕MN轴自由转动，则下列表述正确的是（）

A．当磁感应强度均匀增加时，线圈不动，线圈中感应电动势的大小与线圈的匝数无关

B．当磁感应强度增加时，线圈不动，线圈中感应电流为顺时针方向

C．当线圈以MN为轴匀速转动时，可以产生正弦式交流电

D．当磁感应强度恒定时，线圈匝数越大，穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大

5．如图所示，理想变压器原副线圈的匝数比为2：1，原线圈两端所加电压如图所示，与副线圈相连的两个灯泡完全相同，闭合电键K后，正确的是（ ）

A．电流表示数减小

B．电压示数为110√2V

C．变压器的输入功率增大

D．灯泡上的交流电每秒钟方向改变50次

6．如图所示ab间接入正弦交流电，变压器右侧部分为一火灾报警系统原理图，R2为热敏电阻，随着温度升高其电阻变小，所有电表均为理想电表，电流表A2为值班室的显示器，显示通过R1的电流，电压表V2显示加在报警器上的电压（报警器未画出），R3为一定值电阻．当R2所在处出现火情时，以下说法中正确的是（ ）