3.1 交变电流（学案）-【状元桥·优质课堂】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第二册（人教版）

第三章交变电流 交变电流 第1节交变电流 目尔 核心素齐 1.通过实验认识交变电流,会用图像和公式描述正弦式交变电流. 科学探究 2.用右手定则和法拉第电磁感应定律推理得出正弦式交变电流方向和大小的规律. 科学思维 3.知道交变电流的峰值、瞬时值的含义 物理观念 4.了解发电机是将机械能转化为电能的装置. 物理观念 课前·教材预案 教材梳理 面 知识点一交变电流 1.交变电流:电流、电压的大小和方向都随时间做 变 化的电流,简称交流 2.直流: 不随时间变化的电流 线圈转过的角度为 ;ab边的线速度跟磁感线方向 3.恒定电流:大小和方向都 随时间变化的电流 的夹角0 ;ab边转动的线速度大小v 根据法拉第电磁感应定律,线框上ωb边产生的感应电动势 知识点二交变电流的产生 BUsin因此,整个线圈产生的感应电 1.产生条件:在匀强磁场中,矩形线圈绕 磁场方向的 动势e=2ea BSosin ot,若线圈为N匝,则e 轴匀速转动 Em sin ol,其中Em= 2.过程分析(如图所示) 2.从两个特殊位置开始计时的瞬时值的表达式 从与中性面垂直的 电流BC间x 乜流汁DCH向 从中性面位置开始计时 位置开始计时 在屮、丙位置时线 磁通量 BS 时线中电流最大 Em sin at 感应电动势 NB.Sosin ot NBSocos at 电流汗ABC门)方问 巾流汁CB:1方问 u=Umin t u=Ucos at 电压 RNB.Sa 3.中性面:线圈在磁场中转动的过程中,线圈平面与磁场 R+r sin at RNBSa R+rcos at 所在的平面 i=Icos at= 电流 知识点三交变电流的变化规律 R+r cos at 1.推导正弦式交变电流瞬时值的表达式 3.峰值:表达式中的Em、Um、Ia分别为电动势、电压和电流能 若线圈平面从中性面开始转动,如图所示,则经时间t 达到的最大值,叫作峰值. 物理选择性必修第二册课堂学案 知识点四交流发电机 (3)在匀强磁场中,线圈绕垂直磁场的转轴匀速转动,在某些 特殊时段,感应电动势和磁通量可能同时变 交流发电机的基本组成部分是两部分,即产生感应电动:(4)交变电流的图像均为正弦函数图像或余弦函数图像 势的线圈(通常叫作 )和产生磁场的 常见的 发电机种类有:旋转 式发电机和旋转 式发:2.(多选)一矩形闭合线圈在匀强磁场中匀速转动,当线圈平面 电机 通过中性面时 自主检测‖ A.线圈平面与磁感线垂直,此时通过线圈的磁通量最大 1.判断下列说法的正误 B.通过线圈磁通量的变化率达到最大值 (1)交变电流的大小一定随时间变化 C.线圈中感应电流为零 (2)交变电流不稳定,很容易“烧坏”家用电器 D.此位置前后的感应电流方向相反 课堂·深度探究 考点一交变电流的产生 A.当线圈转到图甲的位置时,线圈中的电流方向为d→~c 【例题1】矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时,线 B.当线圈转到图乙的位置时,线圈中的电流方向为a→b 圈中产生如图所示的交流电,设沿ab→c→d→a方向为 电流正方向,则对应t时刻线圈位置为 C.当线圈转到图丙的位置时,线圈中的电流方向为d→c b→-a D.当线圈转到图丁的位置时,线圈中的电流方向为a→b→ 考点二交变电流的变化规律 【例题2】一矩形线圈,面积是0.02m2,共100匝,线圈电阻 r=0.5Ω,外接电阻R=4.5Ω,线圈在磁感应强度B= T的匀强磁场中以n=150r/min的转速绕垂直于磁感 线的轴匀速转动,如图所示,若从中性面开始计时,求: (1)线圈中感应电动势的瞬时值表达式; 思维导引:(1)t1时刻电流最大,感应电动势最大,磁通量的 (2)从开始计时经s时线圈中感应电流的瞬时值; 变化率最大;(2)在图B、D位置磁通量的变化率最大,由右 (3)外电路R两端电压瞬时值的表达式 手定则可确定电流方向 思维导引:(1)从中性面开始计时,则感应电动势的瞬时值 规律总结 表达式为e= En sin ot;(2)由闭合电路的欧姆定律可得到 中性面和中性面的垂直面两特殊位置的比较 感应电流的表达式 1.线圆平面与中性面重合时,S⊥B,最大,但坐=0,e 0,i=0,电流方向将发生改变 线圈平面与中性面垂直时,S∥B,④=0,2最大,最大 最大,电流方向不变,运用以上特点结合右手定则和楞 次定律,可以快速、准确地解决一些有关电磁感应现象和 交变电流的问题. 【变式1】如图所示,下列各图是交流发电机的示意图线圈 abcd在磁场中匀速转动产生交变电流.线圈的ab边和cd 边连在两个金属滑环上,两个滑环通过由金属片制成的电 刷和外电路相连.当线圈沿逆时针方向转动时,下列关于电 流方向判断正确的是 第三章交变电流 规律总结 1.求解交变电流的瞬时值问题的答