安徽省长丰县高中物理第五章交变电流5.1交变电流教案新人教版选修3-2

5.1 《交变电流》导学方案编写者：审阅：课时：2学习要求1.会观察电流（或电压）的波形图，理解交变电流、直流的概念2.分析线圈转动1周中电动势和电流方向的变化，能对交变电流的产生有比较清楚的了解，具有运用基本原理解决新情境下问题的能力3.知道交变电流的变化规律及表示方法，知道交变电流的峰值、瞬时值的物理含义。

学习重难点1.理解交变电流、直流的概念2.知道交变电流的变化规律及表示方法，知道交变电流的峰值、瞬时值的物理含义。

课前预习1.交变电流(1)定义：__________都随时间做周期性变化的电流.(2)产生：在匀强磁场中,绕__________的轴匀速转动的线圈里产生的是正弦交变电流.(3)中性面：线圈平面垂直于磁感线时,线圈中的感应电流为零,这一位置叫中性面.线圈平面经过中性面时,电流方向就__________.线圈绕轴转一周经过中性面__________次,因此感应电流方向改变两次.2.交变电流的变化规律函数形式：N匝、面积为S的线圈以角速度ω转动,从中性面开始计时,则e=__________.用E m表示峰值NBS ω,则e=__________.电流i=__________=I m sinωt.若线圈从磁感线与线圈平面平行的位置开始计时,上面表达式变为：e=__________,i=__________.3.交变电流的图象(1)物理意义：描述交变电流(电动势e、电流i、电压u)随时间t(或角度ωt)变化的规律.(2)常见图象：如图5-1-2所示.图5-1-2学习过程一、交变电流1.波形图利用电压传感器（或电流传感器）可以在荧光屏上绘出电压（或电流）随时间变化的图像，常叫“波形图”2.交变电流（1）交变电流：（2）直流：二、交变电流的产生（1）产生机理如图5-1-1所示，将一个平面线圈置于匀强磁场中，线圈与外电路相连，组成闭合回路，使线圈绕__________磁感线的轴OO′做匀速转动时线圈中就会产生交变电动势和交变电流.图5-1-1 （2）中性面平面线圈在匀强磁场中旋转，当线圈平面__________于磁感线时，各边都不切割磁感线，线圈中没有__________，这个位置叫做__________.线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量__________，磁通量的变化率__________，感应电动势__________.线圈经过中性面时，内部的感应电流方向要__________.【思考】三、交变电流的变化规律1.由法拉第电磁感应规律可以导出电动势随时间的变化规律为____________________2.当负载为用电器时，负载两端的电压u 、流过的电流i,也按正弦规律变化，其表达式为： ____________________ ____________________3.峰值：E m u m I m瞬时值:e u i课堂互动探究abcdH F1.交变电动势的瞬时值表达式【例1】 交流发电机在工作时电动势e=E m sin ωt,若将发电机的转速提高一倍,同时将电枢所围面积减小一半,其他条件不变,则其电动势变为( )A.e ′=E m sin 2t ωB.e ′=2E m sin 2tωC.e ′=E m sin2ωtD.e ′=2m E sin2ωt 2.关于交变电流的瞬时值求解【例2】 如图5-1-3所示,有一闭合的正方形线圈,匝数N=100匝,边长为10 cm,线圈总电阻为10 Ω.线圈绕OO ′轴在B=0.5 T 的匀强磁场中匀速转动,每分钟转1 500转.求线圈平面从图示位置转过30°时,感应电动势的值是多少.思路分析：求解交变电动势瞬时值的步骤：(1)确定线圈转动是从哪个位置开始计时.(2)确定表达式是正弦还是余弦.(3)确定转动的角速度ω及N 、B 、S 等.(4)求出峰值E m ,写出表达式,代入角速度求瞬时值.【练习】 如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=2 T ，匝数n=6的矩形线圈abcd 绕中心轴OO ′匀速转动，角速度ω=200 rad/s 。

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电感和电容对交变电流的影响1．感抗的概念及影响感抗大小的因素。

2．容抗概念及影响容抗大小的因素。

教学准备双刀双掷开关、学生用低压交直流电源、灯泡（6 V、0。

3 A）、线圈（用变压器的副线圈）、电容器（“103μF、15 V”与“200 μF、15 V”）2个、两个扼流圈、投影片、投影仪教学过程（一)引入新课在直流电路中，影响电流跟电压关系的只有电阻。

在交变电流路中，影响电流跟电压关系的，除了电阻外，还有电感和电容。

电阻器、电感器、电容器是交变电流路中三种基本元件。

这节课我们学习电感、电容对交变电流的影响.（二）进行新课1．电感对交变电流的阻碍作用[演示]电阻、电感对交、直流的影响。

实验电路如下图甲、乙所示：演示甲图，电键分别接到交、直流电源上，引导学生观察两次灯的亮度灯的亮度相同.说明电阻对交流和直流的阻碍作用相同.演示乙图，电键分别接到交、直流电源上,引导学生观察两次灯的亮度电键接到直流上，亮度不变;接到交流上时，灯泡亮度变暗。

说明线圈对直流电和交变电流的阻碍作用不同。

线圈对直流电的阻碍作用只是电阻；而对交变电流的阻碍作用除了电阻之外，还有电感。

为什么会产生这种现象呢?由电磁感应的知识可知,当线圈中通过交变电流时，产生自感电动势，阻碍电流的变化。

t/S i/A 0 2 0.2 -2 0.4 0.6 第1节 交变电流课堂探究案【学习目标】1．理解交变电流的产生原理及变化规律；2．理解描述交变电流几个物理量以及它们之间的关系；学习重、难点：交变电流的产生原理、变化规律及物理量间的关系 【学习过程】1．认真阅读教材32页交变电流的产生中图5.1-3交流发电机示意图有关内容（讨论交流完成下面几个个问题）（1）课本图5.1-3中，矩形线圈转动过程中，那些边会产生电动势？（2）只有AB 、CD 变产生电动势，怎样有立体图画出平面图？注意在平面图基础上分析后续问题。

（3）在线圈由甲转到乙的过程中，AB 变中电流向哪个方向流动？在线圈由丙转到丁的过程中，AB 变中电流向哪个方向流动？（4）当线圈转到什么位置时线圈中没有电流，转到什么位置时线圈中的电流最大？这些位置磁通量及特殊位置 甲 乙 丙 丁 戊 B 与S 的关系磁通量Φ的大小4个过程中Φ的变化电流方向磁通量Φ的变化率tϕ∆∆（5）中性面：_______________________________ 磁通量___________磁通量的变化率____________ 感应电动势e ＝________，_______感应电流感应电流方向________，线圈转动一周，感应电流方向改变______次（6）大致画出通过电流表飞电流随时间的变化曲线，从Ｅ流向Ｆ的电流记为正，反之为负。

在横坐标上标出线圈到达甲、乙、丙、丁位置对应的时刻。

2．交变电流的变化规律：提出问题：如图所示，一矩形线圈abcd 置于磁感应强度为B 的匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴O 以角速度ω从位置Ⅰ开始逆时针匀角速转动，设ab=l 1，ad=l 2，经过时间t 到达位置Ⅱ①线圈与中性面的夹角多大？ ②ab 边的速度多大？③ab 边的速度方向与磁场方向的夹角多大？ ④ab 边产生的电动势多大？ ⑤线圈中的感应电动势多大？【反思总结】【当堂检测】1．交流发电机工作时的电动势的变化规律为e =E m s i n ω t ，如果转子的转速n 提高1倍，其他条件不变，则电动势的变化规律将变化为A.e =E m s in 2ωtB.e =2E m s in 2ωtC.e =2E m s in 4ωtD.e =2E m s in ωt2．如图是一个正弦交变电流的i —t 图象，根据这一图象，该交流电的瞬时值表达式为-----------A训练案1．闭合线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的正弦交变电流t I i m ωsin =，若保持其他条件不变，使线圈的匝数及转速各增加1倍，则电流的变化规律为='i ________．2．线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速旋转时产生的交变电动势为tV e π20sin 1.4=，则下列说法正确的是（ ）A ．0=t 时，线圈平面位于中性面B ．0=t 时，穿过线圈的磁通量最大C ．0=t 时，导线切割磁感线的有效速度最大D ．s t 4.0=时，电动势有最大值V 1.14 3．两电路中的电流分别为下图中（a ）、（b ）所示，则（ ） A ．（a ）是交变电流，（b ）不是 B ．（a ）和（b ）都是交变电流 C ．（a ）和（b ）都不是交变电流 D ．（a ）和（b ）都不是交变电流4．正弦交变电动势的最大值出现在（ ）a(b)d(c) B a(b) d(c) B d(c) B d(c)a(b) B a(b) d(c) B 甲 戊 丁 丙 乙 特点I ∏B ab。

交变电流诱学·导入·点拨材料：1831年法拉第发现了电磁感应现象，为人类进入电气化时代打开了大门。

今天无论是生产还是生活等各方面都离不开电。

我们日常生活中的用电器数不胜数，比如电灯、电话、电视机、空调、冰箱、洗衣机、电磁炉、微波炉等等这些家用电器所使用的都是交流电。

问题：由电池产生的电流，是大小和方向保持不变的直流电，我现实生活中所使用的交流电是如何从发电厂产生的呢？交流电和直流电还有哪些相同和不同的性质呢?导入点拨：由生活中所使用的交流电联系到发电厂是如何产生交变电流的，那么这种电流和必修中所学的稳恒电流有一定的区别和联系。

知识·巧学·升华一、交变电流1.直流电：方向不随时间做周期性变化的电流。

简称：直流符号：DC2.交变电流：大小和方向均随时间做周期性变化的电流。

简称：交流符号：AC3.正弦交流电：按正弦规律变化的交变电流叫正弦交变电流。

要点提示方向随时间做周期性变化是交流电的最主要特征，也是交变电流和直流电的根本区别。

交变电流的典型特征是电流方向变化，其大小可能不变，如矩形交变电流的方向变化但大小不变，是交变电流。

4.电流的分类：按大小和方向的变化规律，可将电流作如下的分类：恒定电流大小方向均恒定直流非恒定电流仅方向恒定正弦交变电流按正弦规律变化的交变电流交流非正弦交变电流不按正弦规律变化的交变电流方向随时间做周期性变化是交流电的最重要特征。

恒定电流仅仅是直流中的一种；同样，交变电流也并不都是正弦交变电流，正弦交变电流的特殊规律不能适用所有交流电。

二、交变电流的产生1.交变电流产生的实验探究如图甲所示，利用手摇式发电机模型探究交变电流的产生过程。

手摇式发电机和灯泡电流计连接构成闭合回路。

发电机的原理：线圈abcd处在磁场中，线圈的ab边和cd边连在金属滑环上；用导体做的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接，如图乙。