《三相交变电流》参考教案2

⾼⼆物理导学案（选修3-2交变电流）

第⼆章《交变电流》导学案

编稿：⽢⽣存2.1 交变电流

⾃主学习案1．叫做交流电；叫做正弦交流电。

2．线圈位于中性⾯时，穿过线圈的磁通量最,磁通量的变化率最，感应电动势最线圈中的电流⽅向要发⽣改变; 线圈平⾏于中性⾯时，穿过线圈的磁通量最_____,磁通量的变化最____，感应电动势最。3．交变电流的瞬时值：如线圈在中性⾯位置计时时，瞬时电动势e=_____，瞬时电压u= ，瞬时电流i= ；如线圈平⾏于磁场时计时，则瞬时电动势e= ;瞬时电压u= ;瞬时电流i= 。4．交变电流的有效值：它是根据电流的正弦交流电的有效值与最⼤值之间的关系是：E有= ,U有= ,I=

探究案

探究⼀、交变电流的产⽣1、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？2、当abcd线圈在磁场中绕OO′轴转动时，哪

些边切割磁感线?3、当ab边向右、cd边向左运动时，线圈中感

应电流的⽅向？4、当ab边向左、cd边向右运动时，线圈中感

应电流的⽅向如何?5、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有什么特点？6、线圈转到什么位置时，产⽣的感应电动势最

⼩?7、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，此时感应电动势为

多少？8、中性⾯：

（1）中性⾯：

（2）线圈处于中性⾯位置时，穿过线圈Φ最⼤，

但tΔ

Δ

=（3）线圈越过中性⾯，线圈中I感⽅向要改变。

线圈转⼀周，感应电流⽅向改变次。

探究⼆、交变电流的变化规律1、设线圈平⾯从中性⾯开始转动，⾓速度是ω。

经过时间t，线圈转过的⾓度是ωt，ab边的线速

度v的⽅向跟磁感线⽅向间的夹⾓也等于ωt，如

右图所⽰。设ab边长为L1，bc边长L2，磁感应

强度为B，这时ab边产⽣的感应电动势多⼤?2、此时整个线框中感应电动势多⼤?

3、若线圈有N匝呢？

4、电动势、电流与电压的瞬时值与时间的关系

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．

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1 第2节 描述交流电的物理量

一、周期和频率

1．周期(T)

交变电流完成一次周期性变化的时间，单位：秒(s)。

2．频率(f)

交变电流在1 s时间内完成周期性变化的次数，单位：赫兹(Hz)。

3．两者的关系

互为倒数关系，即T＝1f。

4．物理意义

描述交变电流变化快慢的物理量。

5．角速度ω与T、f的关系：ω＝2πT＝2πf。

6．我国使用的交变电流：T＝0.02 s，f＝1T＝50 Hz，ω＝100π rad/s，电流方向每秒改变100次。

二、峰值 有效值

1．峰值

交变电流的电流和电压在一个周期内所能达到的最大值。

2．有效值

(1)定义：如果交流电与某一直流电通过同一电阻，在相同的时间内所产生的热量相等，则这个直流电的电流和电压值，就分别称为相应交流电的电流和电压的有效值。 1.周期和频率是描述交变电流变化快慢的物理量，周期和频率互为倒数关系，我国使用的交流电的频率为50 Hz。

2．有效值是根据电流的热效应进行定义的，对于正弦交变电流来说，有效值和峰值的关系为：I＝Im2，U＝Um2，E＝Em2。

3．在交流电路中，电压表、电流表的示数均为有效值，计算用电器产生的电热时必须应用电流或电压的有效值。 精选资料 值得拥有

2 (2)正弦交变电流的有效值与峰值的关系

①电动势的有效值：E＝Em2＝0.707Em；

②电流的有效值：I＝Im2＝0.707Im；

③电压的有效值：U＝Um2＝0.707Um。

1．自主思考——判一判

(1)我国提供的生活用电的发电机转子的转速为3 000 r/min。(√)

(2)交变电流在1 s内电流方向变化的次数就是它的频率。(×)

(3)交变电流的周期越大，交变电流的变化就越快。(×)

(4)生活用电的电压220 V指有效值，动力用电的电压380 V指峰值。(×)

(5)只要是交变电流，其峰值就是有效值的2倍。(×)

(6)家用电器铭牌上标称的电流、电压都是指有效值。(√)

2020-2021学年人教版（2019）选择性必修第二册

3.1交变电流 教案

一、知识与技能

1、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、通过分析交变电流的产生过程，让学生经历从生活实例到物理模型建立的过程，学会建立物理模型的方法并激发学生学习的积极性和主动性。

2、经历对交变电流的变化规律的探究过程，加深领悟用图像描述电流变化的方法。

三、情感态度与价值观

1、通过分析交变电流的产生过程，培养学生的观察能力、空间想象能力以及将立体图转化为平面图的能力。

2、根据法拉第电磁感应定律探究交变电流的变化规律，培养学生运用数学知识解决物理问题的能力。

1、交变电流的产生过程的物理分析。（重点）

2、交变电流的变化规律的探究。（重点）

3、交变电流的产生原理的理解。（难点）

4、交变电流的变化规律的理解及应用。（难点）

多媒体课件

一、导入新课：

【演示】用示波器或电压传感器先观察用干电池供电时电压的波形，再观察用学生电源交流挡供电时电压的波形。这两种波形各有什么特点呢？

【教师讲解】在显示屏上显示的电压（或电流）随时间变化的图像，在电工技术和电子技术中常常叫作波形图，从波形图上可以很清楚地看到电流的大小和方向的变化，我们把电压、电流的大小和方向随时间做周期性变化的电流叫作交变电流。

本节课我们主要学习正弦式交变电流。

二、讲授新课：

1、交变电流

【教师提问】干电池供电的波形图和学生电源交流挡供电的波形图有何不同？

【学生回答】干电池供电的波形图中，电流（电压）不随时间而变化；交流电源供电的波形图中，电流（电压）随时间做周期性变化。

【教师总结】（1）交变电流：电压、电流的大小和方向随时间做周期性变化的电流叫作交变电流，简称交流。

（2）恒定电流：电压、电流的大小和方向都不随时间变化的电流叫作恒定电流。