2024_2025学年高中物理第三章交变电流第2节交变电流是怎样产生的教案4鲁科版选修3_2.docVIP

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其次节交变电流是如何产生的

教学环节

教学过程

教学方法

复习

旧课

引入

新课

讲解并描述

新课

重点、难点

归纳

总结

布置

作业

提问：导体切割磁力线会产生感生电动势，感生电动势的大小与哪些物理量有关、方向如何确定？

方向：

大小：

课件展示：正弦波、锯齿波、矩形波、尖脉冲波

大小、方向均随时间周期性变更的电流叫交变电流，如电压、电流、电动势。而其中按正弦规律变更的即是正弦沟通电。

沟通电在日常生活中广泛应用，那么它是如何产生的呢？

板书课题：

一、设置悬念、激发探究

１、展示手摇发电机并简述其构成。

２、演示：先快速转动手柄，再缓慢旋转，提示学生视察小灯泡状态。

提问：小灯炮一闪一亮说明白什么？

引导学生共同回答：转子转动过程中有电流产生流经小灯泡。

进一步询问：为什么是一闪一亮？流经小灯泡的究竟是什么样的电流？

通过下面的分析过程我们可以找到答案。

二、分析沟通电产生原理

１、用多媒体课件来模拟沟通电产生过程

播放发电机模拟动画演示

引导学生直观体会发电机转动切割磁感线的情景。

结论：沟通发电机产生的是交变电流，电流强度和电流方向都是随时间做周期性变更的。

提问：线圈在磁场中旋转一周时，沟通电的方向如何变更？在什么位置变更？大小如何随之变更？

２、用“分步”画面将电流变更与线圈位置变更联系起来

将画面停在线圈与磁感线平行与垂直的特别位置视察。

①用切割磁感线的思想，分析线圈转到与磁感线垂直时的感应电动势，并引出中性面概念。再引导学生分析线圈经过中性面时感应电动势方向将变更一次。

②用切割磁感线的思想，分析线圈转到与磁感线平行时的感应电动势。

③再引导学生分析一般位置时的感应电动势。

④引导学生在草稿纸上进行推导。

结论：线圈旋转过程中，每经过一次中性面，由于导体切割磁力线方向变更，感生电动势方向变更一次，且每次线圈与中性面重合时，感生电动势恰好为零。线圈与中性面垂直时，达到最大值。

三、探讨变更规律。

1、说明线圈运动状态：

初始位置：中性面

在匀强磁场中匀速转动

角速度：ω

线速度：v

任一时间t线圈与中性面夹角为θ＝ωt。

2、明确ab、cd边的运动速度v与切割磁力线速度v′之间的关系。

在整个旋转过程中，随着线圈与中性面角度θ变更，导体运动方向与磁力线夹角同步变更。

v′=vsinθ

v′是导体切割磁力线的速度

3、分析变更规律。

提问：若导体ab、cd长度为L1，磁感应强度为B，旋转过程中导体运动速度为v，整个线圈产生感生电动势多大？

（ab、cd处于同一磁场，运动速度相同，任一时刻产生感生电动势相同）

引导学生推导：

e＝２e′＝２BL1v′＝２BL1vsinθv=ωL2/2

＝BL1L2ωsinθ＝BL1L2ωsinωt

若有N匝线圈则e=NBL1L2ωsinωt=Emsinωt

若整个闭合回路中电阻为R则随意时刻线圈中感生电流强度为：i＝Emsinωt／R＝Imsinωt

提问：从上面导出的感生电动势表达式，可看动身电机产生的沟通电是按什么规律变更的？

学生回答：是按正弦规律变更的。

４、用图形表示正弦沟通电。

提问：上面用公式表示了正弦沟通电的变更规律，我们是否还能用其它方法表示正弦沟通电的变更规律呢？

选取α=0°、α=90°、α=180°、α=270°、α=360°五个特别位置，利用数学中所学的“五点法”绘出正弦沟通电波形。

５、结合波形图说明瞬时值、最大值的物理意义。

引导学生分析各时刻对应的位置。

四、巩固学问

探讨：既然我们知道了手摇发电机中产生的是正弦沟通电，那么有谁知道为什么小灯泡会一闪一亮？线圈缓慢旋转时小灯光为什么不亮？

探讨总结：通过本节学习知道，手摇发电机线圈旋转时，在磁场中作周期性切割磁力线运动，产生交变电流。交变电流按正弦规律变更，每经过一次中性面，感生电动势的方向就变更一次。线圈每转动一周，感生电流的方向变更两次。

课后思索：

１、若t=0时刻，α=π/2，随意时刻感生电动势应如何表达？波形图会是什麽样？

1、交变电流：大小和方向都随时间作周期性变更的电流。

2、矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动

3、交变电流的变更规律：

（1）方向变更规律线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方向就变更一次；线圈转动一周，感应电流的方向变更两次。

（2）大小变更规律按正弦规律变更：

e=EmsinωtEm=NBSω叫电动势的最大值

i=ImsinωtIm=Em/R叫电流的最大值

u=UmsinωtUm=ImR叫电压的最大值

让学生与稳恒直流