人教版(新教材)高中物理选择性必修2教学设计1：3 1 交变电流教案.docx

人教版(新教材)高中物理选择性必修第二册

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3.1交变电流

上课时间：年月日

题课

第三章交变电流第一节交变电流

课型

新

课时

1

教学目标

1.通过实验（并联二极管接入交流电流）认识交变电流，会用图像和公式描述正弦式交变电流。

2.经历建立正弦式交变电流模型，体会建立模型与推理分析的思维方法。

3.了解发电机是将机械能转化为电能的装置。

学习重点

交变电流产生的物理过程的分析、用图像和公式描述正弦式交变电流。

学习难点

交变电流的变化规律及应用

教学过程

教学环节

(含备注)

教学内容

引入新课

进行新课

课堂总结

课堂演练

作业：

（一）引入新课

由单相交流发电机，引导学生观察它的主要构造。

演示：将手摇发电机模型与小灯泡组成闭合电路。当线框快速转动时，观察到什么现象?

这种大小和方向都随时间做周期性变化电流，叫做交变电流，简称交流。

方向不随时间变化的电流称为直流。

（二）进行新课

1、交变电流的产生

为什么矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时线圈里能产生交变电流？

多媒体课件打出下图。当abcd线圈在磁场中绕OO′轴转动时，哪些边切割磁感线?

ab与cd。

当ab边向右、cd边向左运动时，线圈中感应电流的方向沿着a→b→c→d→a方向流动的。

当ab边向左、cd边向右运动时，线圈中感应电流的方向如何?

感应电流是沿着d→c→b→a→d方向流动的。

线圈平面与磁感线平行时，ab边与cd边线速度方向都跟磁感线方向垂直，即两边都垂直切割磁感线，此时产生感应电动势最大。

线圈转到什么位置时，产生的感应电动势最小?

当线圈平面跟磁感线垂直时，ab边和cd边线速度方向都跟磁感线平行，即不切割磁感线，此时感应电动势为零。

利用多媒体课件，屏幕上打出中性面概念：

（1）中性面——线框平面与磁感线垂直的位置。

（2）线圈处于中性面位置时，穿过线圈Φ最大，但eq\f(ΔΦ,Δt)=0。

（3）线圈越过中性面，线圈中I感方向要改变。线圈转一周，感应电流方向改变两次。

2．交变电流的变化规律

设线圈平面从中性面开始转动，角速度是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，如图所示。设bc边长为L1，db边长L2，磁感应强度为B，这时bc边产生的感应电动势多大?

ebc=BL1vsinωt=BL1·eq\f(L2,2)ωsinωt=eq\f(1,2)BL1L2sinωt

此时整个线框中感应电动势多大?

e=ebc+ead=BL1L2ωsinωt

若线圈有N匝时，相当于N个完全相同的电源串联，e=NBL1L2ωsinωt，令Em=NBL1L2ω，叫做感应电动势的峰值，e叫做感应电动势的瞬时值。

根据部分电路欧姆定律，电压的最大值Um=ImR，电压的瞬时值U=Umsinωt。

电动势、电流与电压的瞬时值与时间的关系可以用正弦曲线来表示，如下图所示：

3．几种常见的交变电波形

4.交流发电机

（1）基本组成：电枢（产生感应电动势的线圈）和磁体（产生磁场）

（2）转子与定子

（3）两类发电机：

旋转电枢式和旋转磁极式。后者电压高，常用。

（4）能量转化：转子转动，把机械能转化为电能。

（三）课堂总结

本节课主要学习了以下几个问题：

1．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生正弦式交变电流。

2．从中性面开始计时，感应电动势瞬时值的表达式为e=NBSωsinωt，感应电动势的最大值为Em=NBSω。

3．中性面的特点：磁通量最大为Φm，但其变化率最小即e=0。

（四）课堂演练

1.交变电流的图像、交变电流的产生过程

〖例1〗一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图所示。下面说法中正确的是（D）

A．t1时刻通过线圈的磁通量为零

B．t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大

C．t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大

D．每当e转换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大

2.交变电流的变化规律

〖例2〗在匀强磁场中有一矩形线圈，从中性面开始绕垂直于磁感线的轴以角速度ω匀速转动时，产生的交变电动势可以表示为e=Emsinωt。现在把线圈的转速增为原来的2倍，试分析并写出现在的交变电动势的峰值、交变电动势的瞬时值表达式。

解：Em＇=2NBSω=2Em

e＇=2Emsin2ωt

3.综合应用（选练）

〖例3〗如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=2T，匝数n=