交变电流【经典教案】

1.

2.

力。

3.

整理人：赵建伟 审核人：娄华东

教学目标

（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

掌握描述物理量的三种基本方法（文字法、公式法、图象法）。

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 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

通过实验观察，激发学习兴趣，培养良好的学习习惯，体会运用数学知识 解决物理问题的重要性

教学重点、难点

重点：

交变电流产生的物理过程的分析。

难点：

交变电流的变化规律及应用。

教学方法

演示法、分析法、归纳法。

教具

手摇单相发电机、小灯泡、示波器、多媒体教学课件、示教用大的电流表 教学过程

（-）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。

演示：将手摇发电机模型与小灯泡组成闭合电路。当线框快速转动时，观 察到什么现象？

这种大小和方向都随时间做

周期性变化电流，叫做交变电流。

（二）进行新课

1、交变电流的产生

为什么矩形线圈在匀强磁场

中匀速转动时线圈里能产生交变 电流？

多媒体课件打出下图。当 abed线圈在磁场中绕00'轴转 动时，哪些边切割磁感线？5.1交变电流

ab 与 cd。

当ab边向右、cd边向左运动时，线圈中感应电流的方向沿着。一。一c 一d—a方向流动的。

当沥边向左、％边向右运动时，线圈中感应电流的方向如何?

感应电流是沿着d—c—A—a—d方向流动的。

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。

线圈转到什么位置时，产生的感应电动势最小？

当线圈平面跟磁感线垂直时，ab边和cd边线速度方向都跟磁感线平行, 即不切割磁感线，此时感应电动势为零。

1 交变电流的产生和描述

知识点一 交变电流、交变电流的图象

1．交变电流

(1)定义：大小和方向都随时间做周期性变化的电流．

(2)按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流．

2．正弦式交变电流的产生和图象

(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动．

(2)图象：用以描述交变电流随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图象为正弦曲线．如图甲、乙、丙所示．

知识点二 正弦式交变电流的函数表达式、峰值和有效值

1．周期和频率

(1)周期(T)：交变电流完成一次周期性变化(线圈转一周)所需的时间，单位是秒(s)，公式T＝2πω.

(2)频率(f)：交变电流在1 s内完成周期性变化的次数．单位是赫兹(Hz)．

(3)周期和频率的关系：T＝1f或f＝1T.

2．正弦式交变电流的函数表达式(线圈在中性面位置开始计时)

(1)电动势e随时间变化的规律：e＝Emsinωt.

(2)负载两端的电压u随时间变化的规律：u＝Umsinωt.

(3)电流i随时间变化的规律：i＝Imsinωt.其中ω等于线圈转动的角速度，Em＝nBSω.

3．交变电流的瞬时值、峰值、有效值

(1)瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数．

(2)峰值：交变电流(电流、电压或电动势)所能达到的最大的值，也叫最大值．

(3)有效值：跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值叫做交变电流的有效值．对正弦式交变电流，其有效值和峰值的关系为：E＝Em2，U＝Um2，I＝Im2.

【 基础自测】

1．匀强磁场中有一长方形闭合导线框，分别以相同的角速度绕图a、b、c、d所示的固定转轴旋转，用Ia、Ib、Ic、Id表示四种情况下线框中电流的有效值，则( D ) 2

A．Ia>Id B．Ia>Ib

C．Ib>Ic D．Ic＝Id

解析：由题意可知，无论转轴在中心，还是在一边，还是在其他位置，转动切割磁感线的线框面积不变，根据Em＝nBSω，知线框感应电动势的最大值是相同的，因此四种情况下，线框产生感应电动势的瞬时表达式相同，即为e＝Emsinωt，由闭合电路欧姆定律可知，感应电流瞬时表达式也相同，即为i＝Imsinωt，则感应电流的最大值Im、感应电流的有效值Im2均相同，故D项正确，A、B、C项错误．

1 《交变电流》期末复习专题

高2015届 班 姓名：

一、知识网络:

二、重、难点知识归纳:

1．交变电流产生

(一)、交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流。如图所示（b）、（c）、（e）所示电流都属于交流，其中按正弦规律变化的交流叫正弦交流。如图（b）所示。而（a）、(d)为直流其中（a）为恒定电流。

（二）、正弦交流的产生及变化规律。

(1)、产生：当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生的交流是随时间按正弦规律变化的。即正弦交流。

(2)、中性面：匀速旋转的线圈，位于跟磁感线垂直的平面叫做中性面。这一位置穿过线圈的磁通量最大，但切割边都未切割磁感线，或者说这时线圈的磁通量变化率为零，线圈中无感应电动势。

(3)、规律：从中性面开始计时，则e=NBSωsinωt 。用εm表示峰值NBSω则e=εmsinωt在纯电阻电路中,电流I=RRemsinωt=Imsinωt，电压u=Umsinωt 。

2、表征交变电流大小物理量

(1)瞬时值：对应某一时刻的交流的值 用小写字母x 表示，e i u

(2)峰值：即最大的瞬时值。大写字母表示，Um Ｉm εm

εm= nsBω Ｉm=εm/ R

注意：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动时，所产生感应电动势的峰值为εm=NBSω，即仅由匝数N，线圈面积S，磁感强度B和角速度ω四个量决定。与轴的具体位置，线圈的形状及线圈是否闭合都是无关的。

(3)有效值：

a、意义：描述交流电做功或热效应的物理量

b、定义：跟交流热效应相等的恒定电流的值叫做交流的有效值。 产生: 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动而产生的

描

述 瞬时值: I=I msinωt

峰值:I m= nsBω/R

有效值:2/mII

周期和频率的关系:T=1/f

全国中小学“教学中的互联网应用”优秀教学案例评选

教案设计

一、教案背景

1，面向学生： 高中

2，学科：物理

3，课时：1

二、教学课题

高中物理新人教版选修3-2第五章交变电流第1节《交变电流》

三、教材分析

【教学目标】 1．理解交变电流的产生原理

2．掌握交变电流的变化规律及表示方法

3．理解交流电的瞬时值，最大值及中性面的概念

4．培养观察能力、空间想象能力以及立体图转化为平面图形的能力

【教学重点】交变电流产生的物理过程分析

【教学难点】交变电流的变化规律及应用

教学之前用百度在网上搜索《交变电流》的相关教学材料，找了很多教案作参考，了解到教学的重点和难点，确定课堂教学形式和方法。然后根据课堂教学需要，利用百度搜索关于交变电流的产生的视频，现场放给学生观看，加深印象。利用百度搜索发电机的模型等，做成PPT让学生对当时形势有深刻的比较认识。

四、 教学方法

（一）创设情景法，讨论法，推理法和分析归纳法。

（二）教学手段：多媒体辅助教学，主要PowerPoint演示文稿以及图片，并辅以视频。

多媒体使用说明：多媒体作为教学辅助手段，使空洞的语言描述得以形象地展现，增强学生的感性认识。

五、教学过程

一、新课导入

△ 恒定电流：大小和方向都不随时间而改变的电流。

△ 交变电流：方向随时间周期性变化的电流。与直流电相比，交流电有许多优点：

如：可以利用变压器升高或降低电压，利于长途传输；可以驱动结构简单，运行可靠的感应电动机。

【百度百科】交流电 /view/56394.htm

二、新课教学 播放视频 手摇发电机使小灯泡发亮 课件观察交变电流的产生。

【百度视频】交变电流的产生 /v_show/id_XMjU5ODMwMzU2.html

（一）交变电流的产生

结论： 1．线圈转动过程中电流的大小做周期性变化，中性面位置（B⊥S）最小，与中性面垂直的位置（B∥S）最大。