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1、第二节 交变电流是怎么产生的三维教学目标 1、知识与技能(1)使学生理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面；(2)掌握交变电流的变化规律及表示方法；(3)理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义。2、过程与方法(1)掌握描述物理量的三种基本方法(文字法、公式法、图象法)；(2)培养学生观察能力，空间想象能力以及将立体图转化为平面图形的能力；(3)培养学生运用数学知识解决物理问题的能力。3、情感、态度与价值观通过实验观察，激发学习兴趣，培养良好的学习习惯，体会运用数学知识解决物理问题 的重要性。教学重点：交变电流产生的物理过程的分析。教学难点：交变电流的变化规律及应用。教学方法：演示法、
2、分析法、归纳法。教学手段：手摇单相发电机、小灯泡、示波器、多媒体教学课件、示教用大的电流表。(一)引入新课演示：将手摇发电机模型与小这种大小和方向都随时间做周期出示单相交流发电机， 引导学生首先观察它的主要构造。 灯泡组成闭合电路。当线框快速转动时，观察到什么现象？ 性变化电流，叫做交变电流。(二)进行新课1、交变电流的产生问题1、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？当 abcd线圈在磁场中绕 OO轴转动时，哪 些边切割磁感线？ 答：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一 b-c一d-a方向流动的。当ab边向左、cd边向右运动时，线圈中
3、感应电流的方向如何感应电流是沿着 d一 c一 b一 a一 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。问题2线圈转到什么位置时，产生的感应电动势最小?答：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。中性面概念：(1)中性面一一线框平面与磁感线垂直的位置。, ，一 ， 一 巾(2)线圈处于中性面位置时，穿过线圈最大，但 二0。及(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
4、动，角速度是。经过时间t,线圈转过的角度是cot, ab边的线速度v的方向跟磁感线方向间的夹角也等于cot,如右图所示。设 ab边长为Li, bc 边长匕，磁感应强度为 B,这时ab边产生的感应电动势多大?eab二BLvsin cot = BL 空 sin t 二BLLzSin cot22问：此时整个线框中感应电动势多大?e=eab+ecd=BLL23 sin w t若线圈有N匝时,相当于N个完全相同的电源串联，e二NBLL wsin cot ,令Em=NBLL%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U=ImR,电压的瞬时值U=Usin 3 t。电
5、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、实例探究交变电流的图象、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 小。下面说法 中正确的是()01 F 7 hya fh h fA /tA.t i时刻通过线圈的磁通量为零一%B.t 2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大C.t 3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3匀速转动时，产生的交变电动势可以表
6、示为e=Emsin cot。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，画出与其相对应的交变电动势随时间变化的图象。分析物理图象的要点：一看：看“轴”、看“线”、看“斜率”、看“点”、看“截距”、看“面积”、看“拐点”， 并理解其物理意义。二变：掌握“图与图” “图与式”和“图与物”之间的变通关系。三判：在此基础上进行正确的分析和判断。4、综合应用例3、如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=2 T,匝数n=6的矩形线圈abcd绕中心轴 OO匀速转动，角速度 3=200 rad/s 。已知ab=0。1 m, bc=0.2 m ,线圈的总电阻 R=40Q，试求：(1)感应电动势的最大值，感应电流的最大值；(2)设时间t=0时线圈平面与磁感线垂直，写出线圈中感应电动势 的瞬时值表达式；(3)画出感应电流的瞬时值 i随cot变化的图象；(4)当cot =30时，穿过线圈的磁通量和线圈中的电流的瞬时值各是多大?(5)线圈从图示位置转过 工的过程中，感应电动势的平均值是多大?2用心爱心专心3用心 爱心 专心