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交变电流

年级：高二学科：物理（人教2017课标版）

主讲人：管小庆学校：江苏省锡山高级中学

一、认识交变电流

电流传感器

1.直流电：

方向不变的电流

稳定电流：

直流电中大小也不变的电流

2.交变电流：

大小和方向随时间周期性变化的电流

二、发电机简介

定子（磁铁）

转子（线圈，通常叫电枢）

二、发电机简介

定子（磁铁）

转子（线圈）

线圈在磁场中转动时，产生的感应电流有什么特点呢？

模型表述

提出问题

1匝矩形线圈垂直于匀强磁场匀速转动时，形成的感应电流有何特征？

三、交变电流的产生

模型分析

1、先分析特殊状态，再研究一般状态

2、画示意图，将三维立体图转化为二维平面图进行研究

位置

甲

乙

丙

丁

甲

AB边电流方向（填写A→B，B→A，或者0）

线圈中的电流（填写最大或者0）

三、交变电流的产生

V

V

中性面（甲、丙位置）：

电流换向，电流为0，磁通量最大

三、交变电流的产生

在下面i-t图像中，标出这五个特殊位置的坐标，并大致画出电流随时间的变化图线（从E经负载流向F的电流为正）。

四、交变电流的变化规律

一般位置的分析

匀强磁场的磁感应强度为B，矩形线圈以角速度ω逆时针转动。线圈AB边长为L1，线圈AD边长为L2。线圈从中性面面转动开始计时，t时刻线圈中的感应电动势为多大？

（1）经过时间t，线圈转过的角度？

（2）哪两根导线切割磁感线，该导线在该时刻的速度

及切割速度分别为少?

（3）每根导线切割磁感线产生的电动势为？两根导线上的电动势是累加还是抵消？

四、交变电流的变化规律

模型评估：获取证据、质疑创新

2、如果磁场和线圈的参数不变，现将N匝线圈从右图位置（作为t=0的计时起始位置）开始转动，写出感应电动势随时间的表达式。

1、如果仅将线圈的旋转轴改成AB，写出感应电动势的表达式。

A、

B、

C、

A、

B、

C、

四、交变电流的变化规律

3、如果N匝线圈从中性面开始计时，线圈面积S，转动角速度w，匀强磁场磁感应强度B，外接电阻阻值R，线圈内阻阻值r，请画出如下图像、，并写出各图像的峰值。（规定从E经负载流向F的电流为正，电势时规定电压为正）

五、应用与实践：摇绳发电

如图是某学习小组在空旷的场地上做“摇绳发电实验”的示意图．他们将一铜芯线像甩跳绳一样匀速摇动，铜芯线的两端分别通过细铜线与灵敏交流电流表相连．摇绳的两位同学的连线与所在处的地磁场（可视为水平匀强磁场，大小为B）垂直．摇动时，铜芯线所围成半圆周的半径为R，转动角速度ω，如果以铜芯线抡到最高点为t=0的计时起点，则

（1）t=0的时刻，感应电流为0还是最大？

（2）求t=0的时刻的磁通量？

（3）感应电动势的瞬时表达式？

模型应用

（1）t=0的时刻，感应电流为0，此时的磁通量最大。

（2）求t=0的时刻的磁通量

（3）感应电动势的瞬时表达式

从中性面开始计时

五、应用与实践：摇绳发电

五、应用与实践：摇绳发电

如果要让该实验现象更明显，你觉得操作中应该注意哪些问题？

1、中性面：电流为0，电流方向变化，磁通量最大

2、从中性面计时，感应电动势的瞬时表达式

3、感应电动势和磁通量随时间变化图像

五、课堂小结

（与线圈转轴的选取、线圈形状无关）

“模型建构

”的一般路径

2、模型表述

简化抽象、联想类比、等效替代、假设验证等

3、模型分析

特殊→一般，三维→二维

画示意图的能力

用物理数学语言对问题表达的能力

科学推理与论证

1、情境问题

4、模型评估

5、模型应用

实验验证，获取证据，质疑创新

迁移应用，形成概念模型

五、课堂小结