5.1交变电流学案全集(人教选修3-2)

§1交变电流【学习目标】1、知道交变电流的定义及交变电流的产生原理；2、知道什么是中性面，中性面的特点。3、掌握交变电流的变化规律和三角函数表达式。4、了解几种常见交变电流的波形。【知识探究】一、交变电流和直流电的区别阅读课本P31第1-2自然段思考并回答下列问题1、交变电流：____________________________________________________.2、直流电：__________________________.和恒定电流的区别？例1、下图中_______是直流电？___________是交变电流？思考：交变电流和直流有什么区别？归纳总结：只要________改变的电流就是交变电流.二、交变电流的产生1、产生机理：观察课本P31做一做的实验演示，探究电流表中电流的特点(大小和方向是否变化,怎样变化等)：__________________________________________。实验现象说明当线圈绕________________________转动时，可以产生交变电流。2、交变电流方向判定：应用产生感应电流的条件，判断下图中线圈处于甲、乙、丙、丁四个位置时是否产生感应电流？若有,判断出并标在下图中。若无，请说明原因。练习1：线圈在如图甲所示的匀强磁场中匀速转动，请标出乙图中a和d在不同位置时的电流方向（用点或叉表示）根据2-1中判断结果思考：①当a端在S面下侧转动时，线圈中电流方向是否改变？______。在S面两侧呢？______②当线圈处在S面上时线圈中感应电动势多大？_______。感应电流多大？________③线圈每经过S面一次，电流方向改变几次？_______。则线圈转动一周过程中，电流方向改变几次？________。我们把与磁场方向垂直的面叫____________。归纳总结：中性面的特点：线圈处于中性面时，穿过线圈的磁通量_______，磁通量变化率_______。当线圈垂直于中性面时，穿过线圈的磁通量_______，磁通量的变化率________，线圈中的感应电动势_________，感应电流_________。三、交变电流的变化规律1、交变电动势的表达式：从S面开始计时，设ab=cd=L，ad=bc=d，线圈以角速度ω绕垂直于磁场的对称轴以角速度ω匀速转动，经过t时间到如图所示位置。（1）图示时刻ab边和cd边电流的方向如何？（2）ab边和cd边产生的电动势是如何连接的？（3）推导出右图位置时的感应电动势e的表达式：①用V表示：②用ω表示：（4）电流i的表达式：（5）路端电压u的表达式（设电路闭合，外电路为纯电阻电路）:（6）在线圈转动过程中感应电动势的大小怎样变化？（在下表中标出）t：０→T/4→T/2→3T/4→TE大小０Em０Em０例2:如图演示用的手摇发电机模型，匀强磁场磁感应强度Ｂ＝abcdOO＇RBω０.5T,线圈匝数N=50匝,每匝线圈面积为0.48m2,转速为150r/min。在匀速转动过程中,从图示位置线圈转过90°开始计时。⑴写出交流感应电动势瞬时值的表达式。⑵画出e-t图线。2、正弦式交变电流：看课本P32回答下列问题：（1）交变电流电动势的峰值？表达式：Em=__________=____________。交变电流电压的峰值?表达式:Um=___________。交变电流电流的峰值?表达式:Im=___________。（2）正弦式交变电流？（3）请画出正弦式交变电流的图象练习：矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，从中性面开始转动1800的过程中，平均感应电动势和最大感应电动势之比为（）A.π:2B.2:πC.2π:1D.π:1小结:当堂检测1、矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势e-t图象如图，则在时刻（）A．t1，t3线圈通过中性面B．t2，t4线圈中磁通量最大C．t1，t3线圈中磁通量变化率最大D．t2，t4线圈平面与中性面垂直2、如图所示，在第一个周期时间内，线圈转到中性面的时刻为______末，此时穿过线圈的磁通量______（填“最大”，“最小”或“零”．下同），流过线圈的电流为______．在0.02s末时刻，线圈在磁场中的位置是_____________．3、如图所示，若线圈ab边长为20厘米，bc边长为10厘米，磁感应强度为10特，线圈转动的角速度为4π弧度/秒，线圈匝数为10匝，求：(1)感应电动势的最大值Em。(2)从中性面开始计时，写出感应电动势的瞬时值方程。(3)当经过t=1/24秒时感电动势为多大？若线圈电阻r=1Ω,外电阻R=9Ω，则此时线圈中感应电流多大？