人教版選修3 2第五章1 5節交流電教案

2022-03-22 06:17:35 字數 4843 閱讀 4826

1、知道正弦交流電是矩形線框在勻強磁場中勻速轉動產生的.知道中性面的概念.

2、掌握交變電流的變化規律及表示方法,理解描述正弦交流電的物理量的物理含義.

3、理解正弦交流電的影象,能從影象中讀出所需要的物理量.

4、理解交變電流的瞬時值和最大值,能正確表達出正弦交流電的最大值、有效值、瞬時值.

5、理解交流電的有效值的概念,能用有效值做有關交流電功率的計算.

1、掌握描述物理規律的基本方法——文字法、公式法、影象法.

2、培養學生觀察能力、空間想象能力、立體圖轉化為平面圖進行處理問題的能力.

3、培養學生運用數學知識解決處理物理問題的能力.

培養學生愛國主義精神及為富民強國認真學習的精神.

重點:交變電流產生的物理過程的分析及中性面的特點.

難點:交變電流產生的物理過程的分析.

交流發電機模型、演示電流錶

講授、演示、**

[複習提問]

1.感應電動勢的大小:

基本式:

匯出式:

2.感應電動勢的方向:

基本規律:楞次定律

匯出規律:右手定則(口訣:「力左電右」)

[教師演示]交變電流產生的實驗:模型發電機產生的電流,大小和方向在不斷的變化,這種電流叫做交變電流.

1、交變電流的產生

演示1:出示手搖發電機模型,並連線演示電流錶.

當線圈在磁場中轉動時,電流錶的指標隨著線圈的轉動而擺動,線圈每轉動一周指標左右擺動一次.

表明電流強度的大小和方向都做週期性的變化,這種電流叫交流電.

2、交變電流的變化規律

投影顯示:矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動的四個過程.

分析:線圈bc、da始終在平行磁感線方向轉動,因而不產生感應電動勢,只起導線作用.

(1)線圈平面垂直於磁感線(甲圖),ab、cd邊此時速度方向與磁感線平行,線圈中沒有感應電動勢,沒有感應電流.教師強調指出:這時線圈平面所處的位置叫中性面.

中性面的特點:線圈平面與磁感線垂直,磁通量最大,感應電動勢最小為零,感應電流為零.

(2)當線圈平面逆時針轉過90° 時(乙圖),即線圈平面與磁感線平行時,ab、cd邊的線速度方向都跟磁感線垂直,即兩邊都垂直切割磁感線,這時感應電動勢最大,線圈中的感應電流也最大.

(3)再轉過90° 時(丙圖),線圈又處於中性面位置,線圈中沒有感應電動勢.

(4)當線圈再轉過 90°時,處於圖(丁)位置,ab、cd邊的瞬時速度方向,跟線圈經過圖(乙)位置時的速度方向相反,產生的感應電動勢方向也跟在(圖乙)位置相反.

(5)再轉過90° 線圈處於起始位置(戊圖),與(甲)圖位置相同,線圈中沒有感應電動勢.

在場強為的勻強磁場中,矩形線圈邊長為l 1、l2,逆時針繞中軸勻速轉動,角速度為ω ,從中性面開始計時,經過時間t .線圈中的感應電動勢的大小如何變化呢?

線圈轉動的線速度為 ω,轉過的角度為ωt ,此時ab邊線速度以磁感線的夾角也等於ωt ,這時ab邊中的感應電動勢為:e=(bl1l2ω/2)sinωt

同理,cd邊切割磁感線的感應電動勢為:e=(bl1l2ω/2)sinωt

就整個線圈來看,因ab、cd邊產生的感應電勢方向相同,是串聯,所以當線圈平面跟磁感線平行時,即 ,這時感應電動勢最大值 ;em=bsω.

感應電動勢的瞬時表示式為: e= bsωsinωt

可見在勻強磁場中,勻速轉動的線圈中產生的感應電動勢是按正弦規律變化的.即感應電動勢的大小和方向是以一定的時間間隔做週期性變化.

當線圈跟外電路組成閉合迴路時,設整個迴路的電阻為 ,則電路的感應電流的瞬時值為表示式 .

感應電流瞬時值表示式為 ,這種按正弦規律變化的交變電流叫正弦式電流.

3、交流電的影象:交流電的變化規律還可以用影象來表示,在直角座標系中,橫軸表示線圈平面跟中性面的夾角(或者表示線圈轉動經過的時間 ),縱座標表示感應電動勢 (感應電流 ).

規律:其中:,.

4、交流發電機

(1)發電機的基本組成

①用來產生感應電動勢的線圈(叫電樞).

②用來產生磁場的磁極.

(2)發電機的基本種類

①旋轉電樞式發電機(電樞動磁極不動).

②旋轉磁極式發電機(磁極動電樞不動).

無論哪種發電機,轉動的部分叫轉子,不動的部分叫定子.

【例1】如圖所示各圖線中表示交變電流的是 【 】

【誤解】 選(a),(b),(c),(d).

【正確解答】 選(b),(c),(d).

【錯因分析與解題指導】 大小、方向隨時間作週期性變化的電流為交變電流.【誤解】選有(a),然而(a)中電流大小雖週期性變化,但方向不變,是直流電流而不是交變電流.

【例2】 一線圈中產生的正弦交變電流按i=10sin314ta變化,求出當線圈從中性面起轉過30°、60°、90°、120°所需時間及對應的電流值.

【分析】 通過跟正弦交變電流的標準式比較,直接代入計算.

【解答】 線圈從中性面開始轉動產生的正弦交變電流的標準式是

i=imsinωt.

式中ωt表示線圈平面對中性面的夾角(單位是rad).

當線圈平面轉過的角度θ1=30°時,由

得經歷的時間和對應的電流值分別為

同理,當θ2=60°時,得

當θ3=90°時,得

當θ4=120°時,得

【說明】 用公式i=imsinωt算出的是線圈在轉動過程中某位置或某個時刻的電流值,所以它是乙個瞬時值表示式.

【例3】 在勻強磁場中的矩形線圈從中性面開始勻速轉動,穿過線圈平面的磁通量與時間t的圖象是 【 】

【分析】 設勻強磁場的磁感強度為b,矩形線圈abcd的面積為s,如圖2所示從中性面位置開始逆時針方向勻速轉動.設經時間t轉過的角度θ=ωt,轉到位置a1d1,畫出它的正檢視如圖3所示.

積)可知,在時刻t通過線圈平面的磁通量為

【答】 c.

【說明】 磁通量是標量.磁通量的正、負表示它穿過平面的方向.根據圖3得出的上述表示式,是規定從左向右穿過平面左側面(用實線表示)的方向為正.當轉過θ=90°後,磁感線將從平面的右側面(用虛線表示)穿過,磁通量為負.

線圈轉動時,穿過線圈的磁通量,線圈中產生的感應電動勢隨時間變化的對照關係,如圖4所示.

練習1.一矩形線圈在勻強磁場中轉動,當線圈平面跟中性面重合的瞬間,下列說法正確的是( )

a.電流方向改變b.磁通量為零

c.圈中磁通量的變化率最大 d.線圈沒有邊切割磁感線

2.如圖所示,線圈abcd繞ab和cd的中點的連線oo′轉動,oo′與勻強磁場垂直,線圈的單位長度的電阻值為定值,為了使線圈中電流值增為原來的2倍,可採用的辦法有

a.使線圈繞cd邊轉動

b.使線圈的面積增為原來的2倍

c.使磁感強度和轉速增加為原來的2倍

d.使磁感強度減為原來的1/2,轉速增為原來的4倍

1、交流電的產生

強度和方向都隨時間做週期性變化的電流叫做交變電流,簡稱交流.

2、交流電的變化規律

感應電動勢的瞬時表示式為: .

感應電流瞬時值表示式: .

3、交流電的影象

4、交流發電機

(1)發電機的基本組成:①電樞.②磁極.

(2)發電機的基本種類:①旋轉電樞式發電機.②旋轉磁極式發電機.

1. 理解交變電流的週期、頻率含義,掌握它們相互間關係,知道我國生產和生活用電的週期(頻率)的大小.

2、理解交變電流的最大值和有效值的意義,知道它們之間的關係,會應用正弦式交變電流有效值公式進行有關計算.

3、能利用有效值定義計算某些交變電流的有效值

1、培養學生閱讀、理解及自學能力.

2、培養學生將知識進行模擬、遷移的能力.

3、使學生理解如何建立新的物理概念而培養學生處理解決新問題能力.

4、培養學生應用數學工具處理解決物理問題的能力.

5、訓練學生由特殊到一般的歸納、演繹思維能力.

6、培養學生的實際動手操作能力.

1、由用電器銘牌,可介紹我國近幾年的經濟騰飛,激發學生愛國精神和為建設祖國發奮學習的精神.

2、讓學生體會對稱美.

重點:交流電的有效值、最大值、頻率、週期的理解

難點: 1、交變電流有效值概念既是重點又是難點,通過計算特殊形式的交變電流的有效值來體會和掌握它的定義。2、交變電流瞬時值確定使學生感到困難,通過例題分析使學生學會借助數學工具處理解決物理問題的能力。

投影儀、交流發電機模型、演示電流錶

啟發式綜合教學法

一、知識回顧

(一)、交變電流:

大小和方向都隨時間作週期性變化的電流叫做交變電流,簡稱交流.如圖所示(b)、(c)、(e)所示電流都屬於交流,其中按正弦規律變化的交流叫正弦交流.如圖(b)所示.而(a)、(d)為直流,其中(a)為恆定電流.

(二)、正弦交流的產生及變化規律.

1、產生:當線圈在勻強磁場中繞垂直於磁場方向的軸勻速轉動時,線圈中產生的交流是隨時間按正弦規律變化的.即正弦交流.

2、中性面:勻速旋轉的線圈,位於跟磁感線垂直的平面叫做中性面.這一位置穿過線圈的磁通量最大,但各邊都未切割磁感線,或者說這時線圈的磁通量變化率為零,線圈中無感應電動勢.

3、規律:

(1)函式表示式: 匝面積為的線圈以角速度轉動,從中性面開始計時,則 .用表示峰值 ,則在純電阻電路中,

電流:.

電壓: .

(2)圖象表示:

1、表徵交變電流大小物理量

①瞬時值:對應某一時刻的交流的值,用小寫e、i字母表示.

②峰值:即最大的瞬時值用大寫em、im字母表示.

注意:線圈在勻強磁場中繞垂直於磁感線方向的軸勻速轉動時,所產生感應電動勢的峰值為,即僅由匝數 ,線圈面積 ,磁感強度和角速度四個量決定.與軸的具體位置,線圈的形狀及線圈是否閉合都是無關的.

③有效值:

ⅰ、意義:描述交流電做功或熱效應的物理量

ⅱ、定義:跟交流熱效應相等的恆定電流的值叫做交流的有效值.

ⅲ、正弦交流的有效值與峰值之間的關係是 ; .

第五章交流電習題

1.一矩形線圈繞垂直勻強磁場並位於線圈平面內的固定軸轉動,線圈中的感應電動勢e隨時間t的變化如圖5 41所示,下列說法中正確的是 時刻通過線圈的磁通量為0 時刻通過線圈的磁通量最大 時刻通過線圈的磁通量變化率的絕對值最大 d.每當e改變方向時,通過線圈的磁通量都為最大 2.圖5 42表示一交變電流隨...

高二物理選修32第五章交變電流知識點總結

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