3.1 交变电流 导学案-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

3.1 交变电流 预习提要 1、回顾电磁感应现象的产生条件、法拉第电磁感应定律、楞次定律及周期与频率的关系，结合新课交变电流的产生原理，建立 “电磁感应 — 线圈转动 — 电流周期性变化” 的关联逻辑，理解交变电流的产生本质； 2、阅读人教版（2019）选择性必修第二册 3.1 对应章节内容，自主梳理交变电流的定义、特征、正弦式交变电流的产生装置与变化规律，掌握中性面的特点，完成本节预习任务。 自学探究 课前知识衔接 1.电磁感应现象的产生条件是：电路______且穿过电路的______发生变化。 2.法拉第电磁感应定律指出，感应电动势的大小与______和磁通量的变化率成正比，公式为。 3.楞次定律用于判断感应电流的______，核心是 “阻碍” 引起感应电流的磁通量变化。 4.周期（T）与频率（f）的关系为，二者均描述______变化的快慢。 5.直流电是指______不随时间变化的电流，与交变电流存在本质区别。 课本研习梳理 1.交变电流的定义：______随时间变化的电流，简称交流，用字母 “AC” 或符号 “~” 表示。 2.交变电流的核心特征：______随时间做周期性变化，这是它与直流电最主要的区别。 3.正弦式交变电流的产生：（1）装置：将闭合线圈置于______磁场中，并绕______于磁场方向的轴做匀速转动，线圈中会产生按正（余）弦规律变化的交流电；（2）过程：线圈转动一周，前半周与后半周电流方向______，一个周期内电流方向变化______次；（3）中性面：线圈平面与磁场方向______的位置，线圈经过该位置时，感应电流为______，且电流方向会发生改变。 4.正弦式交变电流的瞬时值表达式 （1）若从中性面开始计时，电动势的瞬时值表达式为，N为线圈匝数）； （2）若从线圈平面平行于磁感线的位置开始计时，电动势的瞬时值表达式为e=； （3）电流的瞬时值表达式为，为回路总电阻）。 课前自测 1.下列的关于电流i随时间t变化的图象中，不是表示交变电流的是( ) A. B. C. D. 2.关于线圈在匀强磁场中转动时产生的交变电流，以下说法正确的是( ) A.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 B.线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次 C.线圈平面每经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次 D.线圈转动一周，感应电动势和感应电流方向都要改变一次 3.电动汽车制动时可利用车轮转动将其动能转换成电能储存起来达到减速目的，车轮转动时带动磁极绕固定的线圈旋转，在线圈中产生电流。某时刻磁极转到图示位置。下列说法正确的是( ) A.该时刻线圈中电流最大 B.线圈中产生的电流是正弦交流电 C.磁极再转过90°时，电流方向改变 D.磁极再转过90°时，电流方向由Q指向P 答案及解析 课前知识衔接 1.闭合；磁通量 2.线圈匝数（n） 3.方向 4.周期性 5.方向 课本研习梳理 1.方向 2.电流方向 3.（1）匀强；垂直；（2）相反；两；（3）垂直；0 4.（1）；（2） 课前自测 1.答案：A 解析：A、图中电流大小发生周期性变化，但方向保持不变，所以不是交变电流，故A正确; BCD.图中电流大小、方向均发生周期性变化，均是交变电流，故BCD错误。 故选A。 2.答案：C 解析：线圈转至中性面时，线圈平面垂直于磁感线，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率、感应电动势、感应电流均为零，电流方向恰好发生变化。因此，线圈在匀强磁场中转动产生交变电流时，每经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次。线圈每转动一周，经过中性面两次，感应电动势和感应电流的方向都改变两次。 故选C。 3.答案：D 解析：A.该时刻线圈平面与磁场垂直，通过线圈的磁通量最大，感应电动势为0，线圈中电流为0，故A错误；B.因车轮减速运动，则线圈减速转动，则线圈中产生的电流不是正弦交流电，故B错误；C.磁极再转过90°时，电流方向不改变，故C错误；D.磁极再转过90°时，电流方向由Q指向P，故D正确。故选D。 学科网（北京）股份有限公司 $