选修3-2 第五章 交变电流 1.交变电流 教案
文档属性
| 名称 | 选修3-2 第五章 交变电流 1.交变电流 教案 |  | |
| 格式 | rar | ||
| 文件大小 | 473.3KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2010-12-30 13:23:00 | ||
图片预览
文档简介
本资料来自于资源最齐全的２１世纪教育网www.21cnjy.com
第一课时：交变电流的产生
【基础知识回顾】
1.交变电流的意义
(1) 交变电流:大小和方向都随时间做周期性的变化的电流叫做交变电流,简称交流.
(2) 正弦式电流:随时间按正弦规律变化的电流叫做正弦式电流. 正弦式电流的图象是正弦曲线.我国市用的交变电流都是正弦式电流.
2. 正弦式交流电的产生
(1)产生方法:如下图,将一个平面线圈置于匀强磁场中,并使它绕垂直于磁感线并与线圈在同一平面的轴做匀速转动,线圈中就会产生正弦式交流电.
（2）两个特殊位置
①中性面：与磁感线垂直的平面。如上图1、3、5,
特点:
A. 当线圈处于中性面时,磁通量最大,磁通量变化率为零,ε=0,各边均不切割磁感线.
B. 当线圈转至中性面时,电流方向发生改变.
C. 线圈转动一圈,电流方向改变两次.
②当线圈垂直中性面时，，但磁通量变化最快，感应电动势最大。
3.交变电流的变化规律
(1) 感应电动势的瞬时值表达式: e= Emsin(t+φ)
注意:
①上式中: t+φ是t时刻线圈与中性面夹角; φ为线圈初始位置与中性面夹角.
② 最大值：=Nωφm
③ Em与转轴的所在位置及线圈形状无关(只要轴在线圈所在的平面且与B垂直即可).
(2) 电流的瞬时值表达式为:i=sin(t+φ)=Isin(t+φ)
（3）交流电的图像：
线圈转动一周（每经过中性面电流方向和电动势的方向改变一次）感应电动势和电流方向改变两次。
【要点讲练】
例1 一个在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动的线框，当线框转至中性面时开始计时。t1=1/60s，线框中感应电动势为50V，当t2=1/30s时，线框中感应电动势为50V，求：（1）感应电动势的最大值； （2）线框转动的角速度的大小；（3）线框中感应电动势的瞬时表达式。
例2.一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动.在转动过程中，线框中的最大磁通量为Φm，最大感应电动势为Em，下列说法中正确的是( )
A.当磁通量为零时，感应电动势也为零
B.当磁通量减小时，感应电动势在增大
C.当磁通量等于0.5Φm时，感应电动势等于0.5Em
D.角速度ω等于Em/Φm
例3.一个面积为S的矩形线圈在匀强磁场中以某一条边为转轴做匀速转动，磁场方向与转轴垂直.线圈中感应电动势e与时间t的关系如图所示.感应电动势的峰值和周期可由图中读出.则磁感应强度B=____.在t=T/12时刻，线圈平面与磁感应强度的夹角等于____.
例4.如图所示，线框在匀强磁场中绕轴匀速转动（右上向下看是逆时针），当转到图示位置时，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
【强化练习】
1.交流发电机在工作时的电动势为，若将其电枢的转速提高1倍，其他条件不变，则其电动势变为（ ）
A．B．
C．D．
2.如图所示，一闭合单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，除了转轴分别是OO′和ab边外，其他条件均相同.则在这两种情况下，线圈中产生的感应电流（ ）
A.变化规律不同 B.最大值不同 C.瞬时值不同 D.一切均相同
3.某交流发电装置产生的感应电动势与时间的关系如图所示，如果其他条件不变，仅使线圈转速加倍，则交流电动势的最大值和周期分别变为（ ）
A．400V，0.02s B．200V，0.02s
C．400V，0.08sD．200V，0.08s
4．一单匝线圈面积为S，在磁感强度为B的匀强磁场中，以角速度ω匀速转动，其感应电动势e ＝εmsinωt，则下面判断正确的是 ( )
A.εm＝BSω B.ωt是线圈平面和中性面之间的夹角
C.εm＝ nBSω D.ωt是线圈平面和磁场方向的夹角
5.如图甲所示，单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈轴线OO′与磁场边界重合。线圈从图示位置开始匀速转动，规定电流方向沿abcd为正方向。则线圈内感应电流随时间变化的图象应是（ ）
6.如图所示的长直导线中通有交流电，则由t＝0开始的一个周期内，在线框abcd中产生的感应电流大小随时间的变化是（ ）
A.先增后减 B.先减后增
C.增→减→增→减 D.减→增→减→增
7.矩形线框在匀强磁场内匀速转动过程中，线框输出的交流电压随时间变化的图像如图所示，下列说法中正确的是（ ）
（A）1 s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量变化最快，
（B）2 s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量最大，
（C）交流电压的最大值为36V，频率0.25Hz，
（D）交流电压的有效值为36V，周期为4 s。
8.如图a所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO′以角速度 逆时针匀速转动。若以线圈平面与磁场夹角时（如图b）为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正。则下列四幅图中正确的是 （ ）
9．如图所示，在磁感强度B＝10T的匀强磁场中有一矩形线圈abcd, 其电阻 R＝10Ω，初始放置时线圈平面与磁感线平行，已知线圈ab＝15cm，ad＝10cm，线圈绕对称轴OO’转动，且转速为50转/秒。求：
(1) 线圈得到的感应电动势峰值是多大？
（2） 如图规定感应电流方向abcd为正方向，且开始时ab边沿纸面向外的方向旋转，写出感应电流i的表达式。
21世纪教育网 -- 中国最大型、最专业的中小学教育资源门户网站。 版权所有@21世纪教育网
第一课时：交变电流的产生
【基础知识回顾】
1.交变电流的意义
(1) 交变电流:大小和方向都随时间做周期性的变化的电流叫做交变电流,简称交流.
(2) 正弦式电流:随时间按正弦规律变化的电流叫做正弦式电流. 正弦式电流的图象是正弦曲线.我国市用的交变电流都是正弦式电流.
2. 正弦式交流电的产生
(1)产生方法:如下图,将一个平面线圈置于匀强磁场中,并使它绕垂直于磁感线并与线圈在同一平面的轴做匀速转动,线圈中就会产生正弦式交流电.
（2）两个特殊位置
①中性面：与磁感线垂直的平面。如上图1、3、5,
特点:
A. 当线圈处于中性面时,磁通量最大,磁通量变化率为零,ε=0,各边均不切割磁感线.
B. 当线圈转至中性面时,电流方向发生改变.
C. 线圈转动一圈,电流方向改变两次.
②当线圈垂直中性面时，，但磁通量变化最快，感应电动势最大。
3.交变电流的变化规律
(1) 感应电动势的瞬时值表达式: e= Emsin(t+φ)
注意:
①上式中: t+φ是t时刻线圈与中性面夹角; φ为线圈初始位置与中性面夹角.
② 最大值：=Nωφm
③ Em与转轴的所在位置及线圈形状无关(只要轴在线圈所在的平面且与B垂直即可).
(2) 电流的瞬时值表达式为:i=sin(t+φ)=Isin(t+φ)
（3）交流电的图像：
线圈转动一周（每经过中性面电流方向和电动势的方向改变一次）感应电动势和电流方向改变两次。
【要点讲练】
例1 一个在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动的线框，当线框转至中性面时开始计时。t1=1/60s，线框中感应电动势为50V，当t2=1/30s时，线框中感应电动势为50V，求：（1）感应电动势的最大值； （2）线框转动的角速度的大小；（3）线框中感应电动势的瞬时表达式。
例2.一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动.在转动过程中，线框中的最大磁通量为Φm，最大感应电动势为Em，下列说法中正确的是( )
A.当磁通量为零时，感应电动势也为零
B.当磁通量减小时，感应电动势在增大
C.当磁通量等于0.5Φm时，感应电动势等于0.5Em
D.角速度ω等于Em/Φm
例3.一个面积为S的矩形线圈在匀强磁场中以某一条边为转轴做匀速转动，磁场方向与转轴垂直.线圈中感应电动势e与时间t的关系如图所示.感应电动势的峰值和周期可由图中读出.则磁感应强度B=____.在t=T/12时刻，线圈平面与磁感应强度的夹角等于____.
例4.如图所示，线框在匀强磁场中绕轴匀速转动（右上向下看是逆时针），当转到图示位置时，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
【强化练习】
1.交流发电机在工作时的电动势为，若将其电枢的转速提高1倍，其他条件不变，则其电动势变为（ ）
A．B．
C．D．
2.如图所示，一闭合单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，除了转轴分别是OO′和ab边外，其他条件均相同.则在这两种情况下，线圈中产生的感应电流（ ）
A.变化规律不同 B.最大值不同 C.瞬时值不同 D.一切均相同
3.某交流发电装置产生的感应电动势与时间的关系如图所示，如果其他条件不变，仅使线圈转速加倍，则交流电动势的最大值和周期分别变为（ ）
A．400V，0.02s B．200V，0.02s
C．400V，0.08sD．200V，0.08s
4．一单匝线圈面积为S，在磁感强度为B的匀强磁场中，以角速度ω匀速转动，其感应电动势e ＝εmsinωt，则下面判断正确的是 ( )
A.εm＝BSω B.ωt是线圈平面和中性面之间的夹角
C.εm＝ nBSω D.ωt是线圈平面和磁场方向的夹角
5.如图甲所示，单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈轴线OO′与磁场边界重合。线圈从图示位置开始匀速转动，规定电流方向沿abcd为正方向。则线圈内感应电流随时间变化的图象应是（ ）
6.如图所示的长直导线中通有交流电，则由t＝0开始的一个周期内，在线框abcd中产生的感应电流大小随时间的变化是（ ）
A.先增后减 B.先减后增
C.增→减→增→减 D.减→增→减→增
7.矩形线框在匀强磁场内匀速转动过程中，线框输出的交流电压随时间变化的图像如图所示，下列说法中正确的是（ ）
（A）1 s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量变化最快，
（B）2 s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量最大，
（C）交流电压的最大值为36V，频率0.25Hz，
（D）交流电压的有效值为36V，周期为4 s。
8.如图a所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO′以角速度 逆时针匀速转动。若以线圈平面与磁场夹角时（如图b）为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正。则下列四幅图中正确的是 （ ）
9．如图所示，在磁感强度B＝10T的匀强磁场中有一矩形线圈abcd, 其电阻 R＝10Ω，初始放置时线圈平面与磁感线平行，已知线圈ab＝15cm，ad＝10cm，线圈绕对称轴OO’转动，且转速为50转/秒。求：
(1) 线圈得到的感应电动势峰值是多大？
（2） 如图规定感应电流方向abcd为正方向，且开始时ab边沿纸面向外的方向旋转，写出感应电流i的表达式。
21世纪教育网 -- 中国最大型、最专业的中小学教育资源门户网站。 版权所有@21世纪教育网