高中二年级上学期物理《交变电流》教学设计.doc

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《3.1交变电流》教学设计

一、教材分析

本节内容承接前面学习过的法拉第定律的内容。交变电流在生产生活中扮演着十分重要的角色。而正弦式电流又是最简单和最基本的，它的产生原理是在电磁感应的基础上进一步提升的。本节知识是全章的理论基础，由于与直流电不同，会出现许多新的名词来描述它。本节通过实验来分析交变电流的产生过程。

二、教学目标与核心素养

物理观念∶知道交流电产生过程、以及交流电的瞬时值的表达式并能够解决相关问题。

科学思维∶通过交变电流瞬时值的推导，体会物理模型建立在物理规律形成中的作用。

科学探究：通过对交变电流产生过程及变化规律的探究，尝试用科学探究及数学分析的方法研究物理问题，认识数学工具在物理学中的应用。

科学态度与责任∶有将物理知识应用于生活和生产实践的意识，勇于探索日常生活有关的物理问题。

三、教学重难点

教学重点：对产生交变电流的物理过程的分析。

教学难点：交变电流的变化规律及应用。

四、教学过程

本节微课的内容仅为交变电流的产生这部分。

演示：观察交变电流的方向

把两个发光颜色不同的发光二极管并联，注意使两者正、负极的方向不同，然后连接到教学用发电机的两端。转动手柄，两个磁极之间的线圈随着转动。观察发光二极管的发光情况。

实验现象说明了什么?

现象：两个二极管会交替发光。

分析：手摇式发电机可以产生交流电，发光二极管具有单向导电性，当电流从上往下流时，右侧侧二极管发光。当电流从下往上流时，左侧二极管发光。实验开始后，不停转动发电机把手，两个二极管会交替发光，这就说明发电机产生的交流电电流方向确实在不断变化。

交变电流的产生

教学用的交流发电机，放大来看其实就是一个线圈在磁场中旋转。那么他为什么能产生交流电呢？

1.发电机的结构

为了便于观察，图中只画出了其中的一匝线圈。线圈AB、CD在磁场中逆时针旋转，磁场方向水平向右。线圈旋转到现在的位置时，从正前方去观察这个线圈儿，那么只能看到这个线圈的AD边。画出它们的速度方向，可以看到在线圈儿旋转过程中只有AB和CD边在做切割磁感线的运动，而BC和AD边总是沿磁场方向运动。E、F是两个电刷与K、L两个导电环接触，AB边连在金属滑环K上，CD边连在滑环L上。线圈中产生电流通过电刷和导电环流到外面路上，发电机的结构就是这样。

总结:线圈旋转过程中只有AB和CD边在做切割磁感线的运动产生感应电动势，而BC和AD边总是沿磁场方向运动。

交流电的产生原理

①我们看几个特殊位置，线圈旋转到现在的位置时，从正前方去观察这个线圈儿，那么只能看到这个线圈的AD边。AB、CD边都没有切割磁感线，因此线圈中没有电动势，也没有电流。

②当线圈旋转90度后AB边向下切割磁感线运动，产生的感应电流的方向根据右手定则可知是由B指向A，即在平面上看那就是打点出来。CD边向上切割磁感线运动，产生的感应电流的方向根据右手定则可知是由D指向C，即在平面上看那就是打叉进去。

所以在线圈中产生的感应电流的方向方向为BADC，电流会从E流出从F流回，进入到DC。

③当线圈再旋转90度时，线圈儿跟开始时一样也不切割磁感线，使得电动势为零电流消失。

④线圈儿继续旋转90度，此时CD边向下切割磁感线运动，产生的感应电流的方向根据右手定则可知是由C指向D，即在平面上看那就是打点出来。AB边向上切割磁感线运动，产生的感应电流的方向根据右手定则可知是由A指向B，即在平面上看那就是打叉进去。

所以在线圈中产生的感应电流的方向方向为CDAB，电流会从F流出从E流回，进入到AB。可以看到在线圈儿旋转的过程中，电流一会儿从E流出F流入，一会儿从F流出E流入，方向在不断改变，就产生了交流电。

3.交流电的方向

当θ=90时，即速度方向垂直磁感线方向时，这个时候线框转到了乙或丁的位置，这时E最大→I也最大。垂直于磁感线方向的速度不断变化，也就是这个夹角不断的变化，所以感应电动势也在变化，感应电流同时发生变化。最终实验表明画出来的图像是这样，和前面的波形图类似。

线圈每经过中性面一次，交流电方向改变一次，线圈每转动一周（交流电的一个周期），两次经过中性面，交流电的方向改变两次。

处于中性面时的特点：

1、磁通量最大

2、感应电动势为0

3、每经过中性面一次，交流电方向改变一次