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第五章交变电流1.交变电流导学案

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1、交变电流导学案教学目标: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，能对交变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境下问题的能力。3 知道交变电流的变化规律即表示方法，知道交变电流的峰值、瞬时值的物理意义。教学重点：交变电流的产生及表达式的推导教学难点：交变电流的产生及推导学生自主学习：1 交变电流的产生和变化规律和时间做化的电流叫做交变电流，简称交流随时间变化的电流称为直流。大小和方向都不随时间变化的电流叫做电流2 .中性面：特点磁通量，磁通量的变化量磁通量的变化率感应电动势e =，应电流感应电流方向线圈转动一周，感应电流方向改变次3. 正弦式电流的产生和变化规律(1) 产生考虑下面几个问题：1. 图中在线圈由甲转到乙的过程中，AB边中电流向哪个方向流动2. 在线圈由丙转到丁的过程中，AB边中电流向哪个方向流动3. 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的电流最大4. 大致画出通过电流表的电流随时间变化的曲线，从 E经负载流向F的电流为正，反之为负。在横坐标上标出线圈到达甲、乙、

2、丙、丁几个位置时对应的时刻。（2）变化规律根据图回答下面几个问题：线圈与中性面的夹角是多少 ab边速度多大 ab边速度方向与磁场方向夹角多大 ab边产生感应电动势多大线圈中感应电动势多大（1）函数形式：N匝面积为S的线圈绕垂直磁场平行线圈平面的轴以角速度转动,从中性面开始计时，则电压 e NBS si nt，（ m = NBS ）e msin t，电流 i msi nt I m si nt电压 u=IR=I mRs in wtR R从与中性垂直位置开始计时：（写出对应的表达式）（2）图象：正弦式图像：锯齿形扫描电压波形：矩形脉冲波形:例1 矩形线圈abed的边长ab=cd=40cm,bc=da=30cm,共有200匝，以300r/min的转速在磁感强度为的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴00匀速转动，在t =0时刻处于图所示位置.此线圈产生的感应电动势最大值V,有效值为E=V,再转过。出现第一次中性面。例2如图所示的100匝矩形线框绕OO轴匀速转动，转速为x 況120r/min。ab=cd=0.2m, ad=bc=0.1m,磁感应强度 B= 1T，试求：（1）范 a dx 线

3、圈中产生的感应电动势的最大值是多少（2）感应电动势的瞬时表 y b Qf cx 达式；课后巩固练习1、交流发电机在工作时的电动势为e= Esint,若将其线框的转速提高到原来的两倍,其他条件不变，则其电动势变为（）t/ 2t/ 2 C. Esin2 tt2、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36 ,2 V，频率为，（D）交流电压的最大值为36V,周期为4 s3、如图13-1-5是某交流发电机产生的交变电流的图像，根据图像可以判（）A、此交变电流的频率为5HzB此交变电流的周期为C、将标有“ 12V、3W的灯泡接在此交变电流上，灯泡可以正常发光D、图像上对应的时刻，发电机中的线圈刚好转至中性面A.线圈中感应电流方向为 abeda B线圈中感应电流为nBI2R04. 如图所示，一正方形线圈abed在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴00匀速转动沿00观察，线圈逆时针转动，已知匀强磁

4、场的磁感应强度为B，线圈匝数为n，边长为I，电阻为R,转动的角速度为，则当线圈转至图示位置时（）C.穿过线圈的磁通量为0 D .穿过线圈的磁通量的变化率为 05. 一个矩形线圈在匀强磁场中转动，产生的感应电动势按正弦规律变化，其瞬时值的表达式为e=22O sin 100 ntV,下列说法中正确的是：（）A.频率是50HzB.当t=0时，线圈平面与中性面重合C.当t=1/100 s时，e的值最大为220 V D .线圈转动的角速度为314rad/s6、一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面的固定轴转动，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（）时刻通过线圈的磁通量为零时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大D.每当e变换方向时，通过线圈的磁通量绝对值最小7. 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。ti=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5O.、3V, 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。8. 匀强磁场的磁感应强度B，边长L的正方形线圈abed共N匝,线圈电阻为r ,线圈在答卷图中标出此刻线圈感应电流的方向绕垂直于磁感线的轴00 以如图所示的角速度匀速转动，外电路电阻为R.（2）转动过程中感应电动势的最大值有多大（3）线圈平面与磁感线成60时的感应电动势多大从图示位置开始，线圈转过60的过程中通过电阻R的电量是多少

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