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视频标签：交变电流
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视频课题：人教版高二物理选修3--2第五章第一节交变电流-湖北省优课
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5．1 交变电流
【教学目标】 一．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。 二．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。 三．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、分析法、归纳法。 【教学过程】
（一）引入新课
物理选修3-2第五章第1节交变电流 2
现代都市之夜,华灯齐放,流光溢彩。街道上,车水马龙,路灯、车灯、霓虹灯、交通信号灯汇成一条条彩虹。住宅区里,万家灯火,电视机播放着精彩的节目,空调机营造着温度适宜的环境,电冰箱制出沁人心脾的冷饮,洗衣机在工作,而你在休息„„这一切,几乎都离不开交变电流,即使某些设备使用直流,但往往也是由交变电流转换的。那么,交变电流是如何产生的呢?
出示单相交流发电机，引导学生首先观察它的主要构造。
演示：将手摇发电机模型与发光二极管组成闭合电路。当线框快速转动时，观察到什么现象?
（二）进行新课 1、交变电流的概念
直流电：方向不随时间变化的电流称为直流电。
交变电流：这种方向随时间做周期性变化电流，叫做交变电流。
例1、下列的电流i 随时间t 变化的图象中,表示交流电的是( )
物理选修3-2第五章第1节交变电流 3
2、交变电流的产生
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？
多媒体课件打出下图。
当abcd线圈在磁场中绕OO′轴转动时，哪些边切割磁感线?
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→b→c→d→a方向流动的。
当ab边向左、cd边向右运动时，线圈中感应电流的方向如何? 感应电流是沿着d→c→b→a→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。
线圈转到什么位置时，产生的感应电动势最小?
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。
特殊位置 甲 乙 丙 丁 B与S关系 Φ大小 感应电动势
t
电流方向
利用多媒体课件，屏幕上打出中性面概念： （1）中性面——线框平面与磁感线垂直的位置。 （2）线圈处于中性面位置时，穿过线圈Φ最大，但
t
ΔΔ
=0。 （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。
3．交变电流的变化规律
物理选修3-2第五章第1节交变电流 5
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?
eab=BL1vsinωt = BL1·
2
2Lωsinωt =
21BL1L2sinωt
此时整个线框中感应电动势多大?
e=eab+ecd=BL1L2ωsinωt
若线圈有N匝时，相当于N个完全相同的电源串联，e=NBL1L2ωsinωt，令Em=NBL1L2ω，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Um=ImR，电压的瞬时值
U=Umsinωt。
电动势、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：
【例2】一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固
物理选修3-2第五章第1节交变电流 十堰市第二中学高二物理组
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定轴转动，线圈中的感应电动势e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转换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大 3．几种常见的交变电波形
（三）课堂总结、点评
本节课主要学习了以下几个问题：
1．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生正弦式交变电流。
2．从中性面开始计时，感应电动势瞬时值的表达式为e=NBSωsinωt，感应电动势的最大值为Em=NBSω。
3．中性面的特点：磁通量最大为Φm，但e=0。 （四）实例探究
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，
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角速度ω=200 rad/s。已知ab=0.1 m，bc=0.2 m，线圈的总电阻R=40Ω，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ωt变化的图象；
（4）当ωt=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2
π
的过程中，感应电动势的平均值是多大？ 作业布置
1．课下阅读“科学漫步”了解有关交流发电机的知识。 2．书面完成本节课后的“问题与练习”第3、4、5题；思考并回答第1、2题。
教学后记
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
