3.1.1交变电流 导学案-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

题目 3.1交变电流 课型 新课 主备人 学习目标 1.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。 基础知识 一、交变电流 1．定义：大小和 随时间做周期性变化的电流叫交变电流，简称交流。 2．分类：正弦式交变电流、矩形脉冲交变电流、锯齿形交变电流等。下图中是交流的是 二、交变电流的产生与变化规律 1．交变电流的产生 线圈从图示位置转过90°过程中，灵敏电流计往 偏； 转过90°~180°，灵敏电流计往 偏； 转过180°~270°，灵敏电流计往 偏； 转过270°~360°，灵敏电流计往 偏； 2.交变电流的大小：e＝ ，其中Em＝ 。 3．两个特殊位置 中性面 平行面 含义 线圈平面与磁场方向垂直 线圈平面与磁场方向平行 磁通量 磁通量的变化率 感应电动势 i-t图像（e-t图像） Φ-t图像 电流方向 发生改变 方向不变 三、交流发电机 1．旋转电枢式发电机 定子是 ，转子是 即电枢。输出电压一般不超过 。 2．旋转磁极式发电机 定子是 ，转子是 。输出电压一般不超过 。能提供很高的电压，大型发电机大多属于旋转磁极式发电机。 (1)只有大小和方向都不发生变化的电流才是直流。( ) (2)如果电流的大小做周期性变化，则一定是交流。( ) (3)交变电流的最大特征是电流的方向发生变化。( ) (4)线圈在通过中性面时的磁通量最大，电流也最大。( ) (5)线圈在通过中性面时电流的方向发生改变。( ) (6)表达式为e＝Emsinωt的交变电流为正弦式交变电流，表达式为e＝Emsin的交变电流也是正弦式交变电流。( ) (7)交变电流的图像均为正弦函数图像或余弦函数图像。( ) 课堂拓展 1．如图所示，在水平向右的匀强磁场中，一线框绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线框通过电刷、圆环、导线等与定值电阻组成闭合回路。t1、t2时刻线框分别转到图甲、乙所示的位置，下列说法正确的是( ) A．t1时刻穿过线框的磁通量最大 B．t1时刻电阻中的电流最大，方向从右向左 C．t2时刻穿过线框的磁通量变化最快 D．t2时刻电阻中的电流最大，方向从右向左 2．如图所示，一个N匝矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO′以恒定的角速度ω转动，线圈产生的电动势的最大值为Em，从线圈平面与磁感线平行时开始计时，则( ) A．线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e＝Emsinωt(V) B．在0～这段时间内，线圈中的感应电流先减小后增大 C．穿过线圈的磁通量的最大值为 D．在0～这段时间内，穿过线圈的磁通量一直减小 3．一闭合矩形线圈abcd绕垂直于磁感线的固定轴OO′匀速转动，线圈平面位于如图甲所示的匀强磁场中。通过线圈的磁通量Φ随时间t的变化规律如图乙所示，下列说法正确的是( ) A．t1、t3时刻通过线圈的磁通量变化率最大 B．t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变 C．t2、t4时刻通过线圈的磁通量最大 D．t2、t4时刻线圈中感应电动势最小 4．甲、乙两矩形单匝金属线圈分别绕与磁感线垂直的轴在同一匀强磁场中匀速转动，输出的交变电流的感应电动势图像分别如图中甲、乙所示，则( ) A．甲线圈的面积是乙的2倍 B．甲线圈的面积是乙的6倍 C．t＝1 s时，两线圈中的磁通量均为零 D．t＝2 s时，两线圈均与磁感线平行 随堂检测 1．在下列几种电流的波形图中，不能表示交变电流的是( ) 2．关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，下列说法中正确的是( ) A．线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次 B．线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变 C．线圈平面每经过中性面一次，感应电流和感应电动势方向都要改变一次 D．线圈每转动一周，感应电流和感应电动势方向都要改变一次 3．如图所示，各图中面积均为S的线圈绕其对称轴或中轴在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动，从图示时刻开始计时，能产生感应电动势e＝BSωsinωt的是( ) 4．某交流发电机正常工作时产生的感应电动势e＝Emsinωt，若线圈匝数减为