【物理】2018届一轮复习人教版交变电流的产生学案 4页

‎§5.1 交变电流的产生 ‎ ‎【学习目标】‎ 1、 会观察电流（或电压）的波形图，理解交变电流、直流的概念。‎ 2、 知道两个特殊位置--平行面、中性面，清楚线圈在这两个位置上磁通量，电动势，磁通量变化率的特点。‎ 3、 知道交变电流的变化规律及表示方法，知道交变电流的峰值、瞬时值的物理含义。 ‎ ‎【重点、难点】: 【学习目标】---1，2，3‎ ‎【预习案】‎ ‎1.感应电流的产生条件是 。‎ ‎2.利用 定律可判断感应电流的方向，对于导体做切割磁感线的运动情况，则利用 定则判断更方便。‎ ‎3.一般情况下，利用公式E= 计算平均感应电动势，如果导体做切割磁感线运动，则可以用 来计算。‎ ‎4.闭合导体线框在匀强磁场中绕中轴线旋转切割（B平行于导体框）时的感应电动势大小 ‎ ‎5.中性面：线圈平面与磁场 的位置。‎ ‎【探究案】‎ 探究一．交流与直流 ‎1.交变电流： 和 都随时间做周期性变化的电流。简称交流。‎ ‎2.直流： 不随时间变化的电流。‎ ‎3.特点： 随时间周期性变化是交变电流的最重要的特征。‎ 练一练：下图中 为交变电流， 为直流电。‎ 探究二、交变电流的产生 过程分析：我们以线圈转动逆时针1周（即一个周期）作为研究阶段，共分为4个分过程，每个分过程线圈的转动角为π/2.‎ 完成下列表格（ 先独立完成，再小组讨论 ,ab=cd=L1，bc=ad=L2）‎ 位 置 磁通量 正 视 图 各边切割速度V与B的方向 产生的感 应电动势 感应电流 线框中电流方向方向（abcd或dcba）‎ ‎(a)‎ 最大 ‎0‎ ‎(b)‎ 垂直 最大 abcd ‎(c)‎ ‎(d)‎ 结论一：(1)线圈平面处于中性面时：磁通量最 ；感应电动势 ；磁通量的变化率最 ；感应电流 ；电流方向 （变/不变）。‎ ‎(2)线圈平面与磁场平行时：磁通量最 ；磁通量的变化率最 ；感应电动势 ；感应电流 ；电流方向 （变/不变）。‎ 线圈由(a)到(b)过程中，电流沿 方向;线圈由(b)到(c)过程中，电流沿 方向。‎ 线圈由(c)到(d)过程中，电流沿 方向;线圈由(d)到(e)过程中，电流沿 方向 结论二：线圈转动一周，电流方向改变 次。线框每次经过 时电流改变方向。‎ 探究三、交变电流的变化规律 设在场强为B的匀强磁场中，矩形线圈ab=cd=L1，bc=ad=L2‎ ‎，逆时针绕中轴匀速转动，角速度为ω，从中性面开始计时，经过时间t。 ‎ 思考：(提示：如图示位置垂直切割吗)‎ ‎1.转过的角度θ为 ，‎ ‎2.线圈转动的线速度V为 ，‎ ‎3.ab边中的感应电动势为 ‎ ‎4.同理，cd边切割磁感线的感应电动势为 ‎ ‎5.整个线圈的电动势为 ，若线圈为N匝，则电动势为 。‎ 结论：‎ ‎1.感应电动势的瞬时值的表达式： ‎ 如图5-1-1中b图中，外电阻为R，导体框电阻为r，画出等效电路图，试着写出感应电流的瞬时值的表达式，R两端的电压瞬时值的表达式 ‎2.感应电流的瞬时值的表达式： ‎ ‎3.电压的瞬时值的表达式： ‎ ‎【课堂反馈】‎ ‎1、矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势e-t图像如图5－1－3，则在时刻 A.t1，t3线圈通过中性面 B.t2，t4线圈中磁通量最大 C.t1，t3线圈中磁通量变化率最大 D.t2，t4线圈平面与中性面垂直 ‎2.一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生交流电压为u=220sin100πt V，则 ( )‎ A.它的角速度是100πrad/s B.当t=0时，线圈平面与中性面垂直 C.电压的最大值是220 V D.当t=1/200 s时，电压达到最大值 ‎3.一台发电机在产生正弦式电流。如果发电机电动势的峰值为Em=400V，线圈匀速转动的角速度为ω=314rad/s。(从中性面开始计时)‎ ‎（1）试写出电动势瞬时值的表达式。‎ ‎(2) 如果这个发电机的外电路只有电阻元件，总电阻为2000Ω，电路中电流的峰值是多少？写出电流瞬时值的表达式