河北省沙河市二十冶综合学校高中分校高中物理 5交变电流 4页

第五章 第一节 交变电流 ‎ 教学目标 ‎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．分析线圈转动一周中电动势和电流方向的变化，能对交流电流方向的变化，能对交流电流的产生有比较清楚的了解，具有运用基本原理解决新情况下问题的能力 ‎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 教学重点 交变电流的产生及变化规律 教学过程 一、交变电流 复习：电流的方向是如何规定的：‎ 交变电流：就是 和 都随 做周期性变化的电流叫做，简称交流，俗称交流电。‎ ‎【例1】如图所示各图线中表示交变流电的是 （ ）‎ 二、交变电流的产生 复习：1、如何判断回路中产生的感应电流的方向 ‎2、如何判断安培力的方向 ‎3、如何计算回路中产生的电动势 分析课本32页图5.1-3四个图，思考下列几个问题：‎ 1、 在该图中，矩形线圈转动过程中，哪些边会产生感应电动势？‎ 2、 由立体图画出怎样的平面图，便于分析电动势 3、 在线圈由甲转到乙的过程中，AB边中电流方向如何？‎ 4、 在线圈由丙转到丁的过程中，AB边中电流方向如何？‎ ‎5、当线圈转到什么位置时线圈中没有电流，转到什么位置时线圈中电流最大？这些位置磁通量及磁通量的变化率等还有什么特点？‎ ‎6、当线圈转动至线圈平面垂直于磁感线位置时，各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这个特定位置叫做中性面．例如图中的 图和 图。‎ 注意：①中性面与磁场方向 ．‎ ‎②线圈通过中性面时，穿过线圈的磁通量 ．‎ ‎③线圈平面通过中性面时感应电动势为 ．‎ ‎④线圈平面每转过中性面时，线圈中感应电流方向改变一次，转动一周线圈两次通过中性面，故一周里线圈中电流方向改变 次．‎ 三、交变电流变化规律 公式表达：感应电动势的瞬时表达式为e= Bsωsinωt=εmsinωt 感应电流瞬时值表达式 i=Imsinωt 图象表达：‎ ‎【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 ‎【例3】 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，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？‎ ‎5．1 交变电流参考答案 ‎【例1】BCD ‎【例2】答案：D。‎ 解析：t1、t3时刻线圈中的感应电动势e=0，即为线圈经过中性面的时刻，此时线圈的磁通量为最大，但磁通量的变化率却为零，所以选项A、C不正确。‎ t2时刻e=-Em，线圈平面转至与磁感线平行，此时通过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率却最大，故B也不正确。‎ 每当e变换方向时，也就是线圈通过中性面的时刻，通过线圈的磁通量的绝对值为最大，故D正确。‎ ‎【例3】解析：（1）因为线圈匀速转动，感应电动势的最大值就出现在图示位置 Em=nBSω=6×2×0.1×0.2×200 V=48 V 感应电流最大值Im= A=‎‎1.2 A ‎（2）感应电动势的瞬时值表达式：e=Em·sinωt=48sin200t V ‎（3）i-ωt图象如图所示。‎ ‎（4）当线圈从图示位置转过30°角时，穿过线圈的磁通量Φ和感应电动势e分别为：‎ Φ=BL1·L2·sin30°=2×0.1×0.2×Wb=0.02 Wb e=48sin30°V=48×V=24 V 由欧姆定律可得此时电流瞬时值为：i= A=0.6 A ‎