资源简介

交变电流学案
【学习目标】
1、理解交变电流产生的原理
2、理解交变电流的变化规律及物理量间的关系
【重点难点】
交变电流的产生原理、变化规律及物理量间的关系
[预习案]1先通读教材，完成助读，熟记并理解基本知识，再完成检测；2独立完成，用时20分钟
一、教材助读
1、交变电流
________和________随时间做_________变化的电流叫做交变电流，简称交流（ ）
________不随时间变化的电流称为直流（ ）
大小和方向都不随时间变化的电流叫做_________电流
2、交变电流的产生
（1）过程分析
特殊位置 甲 乙 丙 丁 戊
B与S的关系
磁通量Φ的大小
4个过程中 Φ的变化
电流方向
磁通量Φ的变化率
（2）中性面：_______________________________
磁通量___________
磁通量的变化率____________
感应电动势e＝________，_______感应电流
感应电流方向________，线圈转动一周，感应电流方向改变______次
二、预习自测
1、如图所示，表示交变电流的图象是( )
2、一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，当线圈通过中性面时(　 　)
A．线圈平面与磁感线方向平行
B．通过线圈的磁通量达到最大值
C．通过线圈的磁通量变化率达到最大值
D．线圈中的电动势达到最大值
3、交流发电机在工作时电动势为e= Emsinωt ，若将发电机的转速提高一倍，同时将电枢所围面积减少一半，其它条件不变，则电动势为（ ）
A、e= Emsin（ωt/2） B、e= 2Emsin（ωt/2） C、e= Emsin2ωt D、e= Em/2sin2ωt
[探究案] ---- 合作学习：讨论、展示、点评、大胆质疑、共同探究（分组实验）
探究点一 探究交变电流的产生
问题1 交变电流有什么特点？
问题2 根据下图总结交变电流的产生过程中的两个特殊位置及特点是什么？
(1)中性面：
(2)线圈平面处于跟中性面垂直的位置时：
针对训练
1、如图所示，下列四种情况均表示闭合线圈在匀强磁场中绕轴匀速转动，在下列情况下线圈中不能产生交流电的是（ ）（从左侧看线圈绕OO′顺时针转动）
2、如图所示，一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，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，则在0～这段时间内(　 　)
A．线圈中的感应电流一直在减小
B．线圈中的感应电流先增大后减小
C．穿过线圈的磁通量一直在减小
D．穿过线圈的磁通量的变化率一直在减小
探究点二 交变电流的变化规律
问题3 设线圈平面从中性面开始转动，角速度是ω。经过时间t，线圈转过的角度是ωt，ab边的线速度v的方向跟磁感线方向间的夹角也等于ωt，如右图所示。设ab边长为L1，bc边长L2，磁感应强度为B，这时ab边产生的感应电动势多大
此时整个线框中感应电动势多大 若线圈有N匝时，感应电动势又是多大
若从线圈与磁感线平行时开始计时，试写出线圈中的感应电动势的表达式？你能画出以上两种情况下的e-t图及Φ-t图吗？
针对训练：
3、如图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ε随时间t的变化如图所示,下面说法中正确的是( )
A、t1时刻通过线圈的磁通量为零
B、t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大
C、t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大
D、每当e变换方向时，通过线圈的磁通量绝对值都为最大。
4、如图所示，一单匝闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，转动过程中线框中产生的感应电动势的瞬时值为e＝0.5sin 20t V，由该表达式可推知以下哪些物理量(　　)
A．匀强磁场的磁感应强度 B．线框的面积
C．穿过线框的磁通量的最大值 D．线框转动的角速度
课本习题：3、4、5
[归纳总结]
[反馈测评]
1.如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时(　　)
A．线圈绕P1或P2转动时电流的方向相同，都是a→d→c→b→a
B．线圈绕P1转动时的电动势小于绕P2转动时的电动势
C．线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流
D．线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc边受到的安培力
2.线框在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动(由上向下看是逆时针方向)，当转到如图所示位置时，磁通量和感应电动势大小的变化情况是(　　)
A．磁通量和感应电动势都在变大
B．磁通量和感应电动势都在变小
C．磁通量在变小，感应电动势在变大
D．磁通量在变大，感应电动势在变小
3.如图甲中所示，一矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈所围面积的磁通量Φ随时间t变化的规律如图乙所示，下列论述正确的是（ ）
A、t1时刻线圈中感应电动势最大；
B、t2时刻导线ad的速度方向跟磁感线垂直；
C、t3时刻线圈平面与中性面重合；
D、t4 、t5时刻线圈中感应电流方向相同
4．如图甲所示，“匚”形金属框导轨水平放置．导轨上跨接一金属棒ab，与导轨构成闭合回路，并能在导轨上自由滑动，在导轨左侧与ab平行放置的导线cd中通以如图乙所示的交变电流，规定电流方向自c向d为正，则ab棒受到向左的安培力的作用时间是(　　)
A．0→t1　　　　　　　　 B．t1→t2
C．t2→t3 D．t3→t4
5.有一10匝正方形线框，边长为20 cm，线框总电阻为1 Ω，线框绕OO′轴以10π rad/s的角速度匀速转动，如图所示，垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5 T．问：
(1)该线框产生的交变电流电动势最大值、电流最大值分别是多少？
(2)线框从图示位置转过60°时，感应电动势的瞬时值是多大？(3)写出感应电动势随时间变化的表达式．
参考答案
一、预习自测
1、CD 2、B 3、C
二、针对训练
1、A 2、AD 3、D 4、CD
三、反馈测评
1、AC 2、D 3、BC 4、AC 5、（1）0.2V 0.2A (2 )0.173V (3 ) e＝0.2sin10πt

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