2018年河北省邢台市高中物理 第五章 交变电流 5.1 交变电流1学案（无答案）新人教版选修3-2.docVIP

5.1 交变电流 【学习目标】 1.会观察电流(或电压)的波形图，理解交变电流和直流的概念. 2.理解交变电流的产生过程，会分析电动势和电流方向的变化规律. 3.知道交变电流的变化规律及表示方法，知道交变电流的瞬时值、峰值的物理含义． 一、交变电流 [问题设计] 1.把图1电路接在干电池的两端时，可以观察到的现象是什么？ 图1 2．把图中电路接在手摇式发电机两端时，又会观察到怎样的现象？ 答案 当接在手摇式发电机两端时两个发光二极管间或的闪亮，原因是发电机产生与直流不同的电流，两个发光二极管一会儿接通这一个，一会儿再接通另外一个，电流方向不停地改变． [要点提炼] 1．方向随时间做 变化的电流叫交变电流，简称 ． 2． 不随时间变化的电流称为直流． 、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流． 3．对直流电流和交变电流的区分主要是看电流 是否变化． 二、交变电流的产生 [问题设计] 图2 假定线圈沿逆时针方向匀速转动，如图2甲至丁所示．请分析判断： (1)图中，在线圈由甲转到乙的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？ (2)在线圈由丙转到丁的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？ (3)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？ (4)大致画出通过电流表的电流随时间变化的曲线，从E经过负载流向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、丁几个位置时对应的时刻． [要点提炼] 1．正弦式交变电流的产生：将闭合矩形线圈置于 磁场中，并绕 方向的轴 转动． 2．中性面——线圈平面与磁感线 时的位置． (1)线圈处于中性面位置时，穿过线圈的Φ ，但线圈中的电流为 ． (2)线圈每次经过中性面时，线圈中感应电流方向都要改变．线圈转动一周，感应电流方向改变 次． 三、交变电流的变化规律 [问题设计] 如图3是图2中线圈ABCD在磁场中绕轴OO′转动时的截面图．线圈平面从中性面开始转动，角速度为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.设AB边长为L1，BC边长为L2，线圈面积S＝L1L2，磁感应强度为B，则： 图3 (1)甲、乙、丙中AB边产生的感应电动势各为多大？ (2)甲、乙、丙中整个线圈中的感应电动势各为多大？ (3)若线圈有N匝，则甲、乙、丙中整个线圈的感应电动势各为多大？ [要点提炼] 1．正弦式交变电流瞬时值表达式： (1)当从中性面开始计时：e＝ . (2)当从与中性面垂直的位置开始计时：e＝ . 2．正弦式交变电流的峰值表达式： Em＝ 与线圈的形状及转动轴的位置 ．(填“有关”或“无关”) 3．两个特殊位置： (1)中性面：线圈平面与磁场 ． Φ为 ，为 ，e为 ，i为 .(填“0”或“最大”) (2)垂直中性面：线圈平面与磁场 ． Φ为 ， ，e为 ，i为 ．(填“0”或“最大”) 4．正弦式交变电流的图象及应用：(如图4甲、乙所示) 或 图4 从图象中可以解读到以下信息： (1)交变电流的周期T、峰值Im或者Em. (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，也可根据电流或者电压的峰值找出线圈平行磁感线的时刻． (3)判断线圈中磁通量Φ最小、最大的时刻及磁通量变化率最大、最小时刻． (4)分析判断i、e大小和方向随时间的变化规律． 一、交变电流的判断 例1 如图所示，属于交流电的是( ) 二、交变电流的产生 例2 矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面的轴匀速转动时产生了交变电流，下列说法正确的是 ( ) A．当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大 B．当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零 C．每当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流方向就改变一次 D．线框经过中性面时，各边切割磁感线的速度为零 三、交变电流的规律 例3 有一个正方形线圈的匝数为10匝，边长为20 cm，线圈总电阻为1 Ω，线圈绕OO′轴以10π rad/s的角速度匀速转动，如图5所示，匀强磁场的磁感应强度为0.5 T，问： 图5 (1)该线圈产生的交变电流电动势的峰值、电流的峰值分别是多少． (2)若从中性面位置开始计时，写出感应电动势随时间变化的表达式． (3)线圈从中性面位置开始，转过30°时，感应电动势的瞬时值是多大． 四、交变电流的图象 例4 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生交变电流的图象如图6所示，由图中