高中物理5.1导学案.doc

001 编写人：于润斌 审核人：于 影 校对人：刘 强 § 5.1 交流电流 新授课 1课时 学习目标 1．理解交变电流的产生原理，掌握交变电流的变化规律． 2．知道正弦式电流的图象． 重点难点 重点：交变电流的变化规律。 难点：交变电流的产生原理。 学法指导 1.学生根据导学案,结合课本进行预习,做学案后的练习进行自我检测,找出自己的误点.疑点.错点,做到听课”有备而听”. 2.讲完课后,应根据老师的讲解,结合自己的理解重新完善本导案. 导学过程 导学笔记 【自主学习】 一、交变电流 1．交变电流： 都随时间做周期性变化的电流． 2．直流： 不随时间变化的电流． 二、交变电流的产生 1．典型模型：在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈里产生的是交变电流． 实验装置如课本图5.1-3所示． 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 ，磁通量的变化率为 ，感应电动势为 ，线圈经过中性面时，内部的感应电流方向要 说明：除中性面之外，在交流电产生过程中还有一个特殊位置，那就是与磁感线平行的平面（或叫与中性面垂直的平面）．该平面的特点：（1）穿过线圈的磁通量最 （Φ＝0）；（2）磁通量的变化率最 ； 3.规律：假定线圈从跟磁感线垂直的平面（也叫中性面）开始转动，则产生的电动势瞬时值的表达式为e＝ ；交变电流的瞬时值表达式为i＝ ；电压瞬时值表达式为u＝ 。 三、交变电流的变化规律 1．正弦式交变电流 (1)定义：按 规律变化的交变电流，简称 (2)函数和图象 【精讲点拨】 一、正弦交变电流的产生过程 1．产生方法：闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动． 2．过程分析： 二、两个特定位置的特点 概念 中性面位置 与中性面垂直的位置 特点 BS B∥S Φm＝BS最大 Φ＝0最小 e＝0最小 e＝Em＝NBSω最大 导体不切割，不产生电动势 导体垂直切割，产生电动势最大 ＝　最大瞬时值 i＝0 方向改变 i＝Im最大，方向不变 2．峰值表达式Em＝NBSω＝2NBLv＝NΦmωIm＝ Um＝ImR′ 四、如何理解正弦交变电流的图象？ 正弦交变电流随时间变化情况可以从图象上表示出来，图象描述的是交变电流随时间变化的规律，它是一条正弦曲线，如下图所示． 从图象中可以解读到以下信息： 1．交变电流的最大值Im、Em、周期T. 2．因线圈在中性面时感应电动势、感应电流均为零，磁通量最大，所以可确定线圈位于中性面的时刻． 3．找出线圈平行磁感线的时刻． 4．判断线圈中磁通量的变化情况． 5．分析判断i、e随时间的变化规律． 例、矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势的e－t图象如图所示，则在下列时刻，表述正确的是( ) A．t1、t3线圈通过中性面 B．t2、t4线圈中磁通量最大 C．t1、t3线圈中磁通量变化率最大 D．t2、t4线圈平面与中性面垂直 【典例剖析】 例1、有一个10匝正方形线框，边长为20 cm，线框总电阻为1 Ω，线框绕OO′轴以10 π rad/s的角速度匀速转动，如右图所示．垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5 T．以线框转至图中位置时开始计时，问： (1)该线框产生的交变电流的电动势最大值、电流最大值分别是多少？ (2)写出感应电动势随时间变化的表达式； (3)线框从图示位置转过60°时，感应电动势的瞬时值是多少？ 【跟踪发散】如图所示，一半径为r＝10 cm 的圆形线圈共100匝，在磁感应强度B＝T 的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的中心轴线OO′以n＝600 r/min的转速匀速转动，当线圈转至中性面位置(图中位置)时开始计时． (1)写出线圈内所产生的交变电动势的瞬时值表达式； (2)求线圈从图示位置开始在1/60 s时的电动势的瞬时值． B＝0.1 T，所用矩形线圈的匝数N＝100，边长lab＝0.2 m，lbc＝0.5 m，以角速度ω＝100π rad/s绕OO′轴匀速转动．当线圈平面通过中性面时开始计时，试求：(1)线圈中感应电动势的大小；过程中的平均电动势； (3)若线圈平面平行磁感线时开始计时，求线圈在t＝时刻的电动势大小． 【跟踪发散】如图所示，边长为a的单匝正方形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，以OO′为轴