1、学案 1 交变电流 学习目标定位 1.会观察电流(或电压) 的波形图，理解交变电流和直流的概念.2.理解交变电 流的产生过程，会分析电动势和电流方向的变化规律.3.知道交变电流的变化规律及表示方 法，知道交变电流的瞬时值、峰值的物理含义 1感应电动势的大小 基本式：EN (法拉第电磁感应定律 ) t 导出式：E (导体切割磁感线时的感应电动势) 2感应电动势的方向 基本规律： 定律. 导出规律： 定则. 一、交变电流 1恒定电流： 和 都不随时间变化的电流 2交变电流： 和 随时间作周期性变化的电流 3正弦交变电流：电流随时间按 规律变化的交变电流 二、正弦交变电流的产生和表述 1产生：闭合线
2、圈在匀强磁场中绕 的轴匀速转动 2表述：(1)电动势瞬时值表达式为 e . (2)当正弦交变电流的负载为灯泡等用电器时，负载两端的电压 u、流过的电流 i 也按 变化， 即 u ，i . 一、交变电流 问题设计 1.把图 1 所示电路接在干电池的两端时，可以观察到什么现象？ 图 1 2把图 1 中电路接在手摇式发电机两端时，又会观察到怎样的现象？ 要点提炼 1交变电流： 方向随时间作 变化的电流叫交变电流，简称 2直流： 不随时间变化的电流叫直流 对直流电流和交变电流的区分主要是看电流 是否变化 3图像特点 (1)恒定电流的图像是一条与时间轴 (2)交变电流的图像有时在时间轴的上方，有时在时间
3、轴的下方，方向随时间作 变 化 二、正弦交变电流的产生和表述 问题设计 如图 2 所示是线圈 ABCD 在磁场中绕轴 OO转动时的截面图线圈平面从中性面开始转动， 角速度为 .经过时间 t，线圈转过的角度是 t，AB 边的线速度 v 的方向跟磁感线方向间的 夹角也等于 t.设 AB 边长为 L1，BC 边长为 L2，线圈面积 SL1L2，磁感应强度为 B， 线圈转动角速度为 则： 图 2 (1)甲、乙、丙位置 AB 边产生的感应电动势各为多大？ (2)甲、乙、丙位置整个线圈中的感应电动势各为多大？ (3)若线圈有 N 匝，则甲、乙、丙中整个线圈的感应电动势各为多大？ 要点提炼 1正弦式交变电流
4、的产生： 将闭合线圈置于 中，并绕 的轴 转动 2正弦式交变电流瞬时值表达式： (1)当从中性面开始计时：e . (2)当从与中性面垂直的位置开始计时：e . 3正弦式交变电流的峰值表达式： Em 与线圈的形状及转动轴的位置 (填“ 有关” 或“无关”) 4两个特殊位置： (1)中性面：线圈平面与磁场 . e 为 ，i 为 ， ， 为 .(填“0”或“最大”) t 线圈每次经过中性面时，线圈中感应电流方向都要改变，线圈转动一周，感应电流方向改 变 次 (2)垂直中性面：线圈平面与磁场 . E ，I ， 为 ， .(填“0” 或 “最大”) t 5正弦式交变电流的图像及应用： 或 从中性面计时
5、从垂直中性面(BS)计时 (1)线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动时，开始计时时线圈所处的位置不同，得到的 it 图像 也就不同； (2)分析有关交变电流的图像问题时，要注意从图像中找出两个特殊位置所对应的时刻 一、交变电流的判断 例 1 如下图所示图像中属于交流电的有( ) 二、正弦式交变电流的产生 例 2 矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面的轴匀速转动时产生了交变电流，下列说 法正确的是 ( ) A当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大 B当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零 C每当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流方向就改变一次 D线框经过中性面时，各边切割磁感线的速度为
6、零 三、交变电流的规律 例 3 有一个正方形线圈的匝数为 10 匝，边长为 20 cm，线圈总电阻为 1 ，线圈绕 OO 轴以 10 rad/s 的角速度匀速转动，如图 3 所示，匀强磁场的磁感应强度为 0.5 T，问： 图 3 (1)该线圈产生的交变电流电动势的峰值、电流的峰值分别是多少 (2)若从中性面位置开始计时，写出感应电动势随时间变化的表达式 (3)线圈从中性面位置开始，转过 30时，感应电动势的瞬时值是多大 四、交变电流的图像 例 4 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生的交变电流的图像如图 4 所 示，由图中信息可以判断( ) 图 4 A在 A 和 C 时刻线圈处于中
7、性面位置 B在 B 和 D 时刻穿过线圈的磁通量为零 C从 AD 线圈转过的角度为 2 D若从 OD 历时 0.02 s，则在 1 s 内交变电流的方向改变 100 次 1(交变电流的产生)下列各图中，线圈中能产生交变电流的有 ( ) 2(交变电流的规律)如图 5 所示，矩形 线圈 abcd 放在匀强磁场中， adbcl1，abcd l2.从图 示位置起该线圈以角速度 绕不同转轴匀速转动，则( ) 图 5 A以 OO为转轴时，感应电动势 eBl1l2sin t B以 O1O1为转轴时，感应电动势 eBl1l2sin t C以 OO为转轴时，感应电动势 eBl1l2cos t D以 OO为转轴跟
8、以 ab 为转轴一样，感应电动势 eBl1l2sin (t ) 2 3(交变电流的图像)一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈 的磁通量随时间变化的图像如图 6 甲所示，则下列说法中正确的是( ) 图 6 At0 时刻，线圈平面与中性面垂直 Bt0.01 s 时刻， 的变化率最大 Ct0.02 s 时刻，交变电动势达到最大 D该线圈产生的相应交变电动势的图像如图乙所示 4(交变电流的规律)如图 7 所示，线圈的面积是 0.05 m2，共 100 匝，匀强磁场的磁感应 强度 B T，当线圈以 300 r/min 的转速匀速旋转时，求： 1 图 7 (1)若从线圈的中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式 (2)从中性面开始计时，线圈转过 s 时电动势瞬时值多大？ 130
