高中物理 第二章 交变电流 第1节 交变电流学案 教科版选修3-2-教科版高二选修3-2物理学案VIP免费

第1节交变电流1.知道什么是交变电流．2.理解交变电流的产生及变化规律．(重点)3.了解正弦式交变电流的图像和三角函数表达式．4．理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义．(重点＋难点)一、交变电流实验探究1：将手摇发电机模型与小灯泡连接成闭合电路，匀速转动手柄，可看到小灯泡忽明忽暗．(见教材P32图2－1－1)实验探究2：将上述电路中的小灯泡换成零刻度居中的电流表，启用教材P32图2－1－2所示的电机原理说明器，缓慢、匀速转动手柄，可看到电流表的指针左右摆动．实验探究3：用示波器观察电压的图形．1．把直流和交变电流先后输入示波器，根据示波器屏幕上观察到的图像可以看出，直流电压的大小和方向不随时间发生变化，而交变电流的电压的大小和方向都随时间发生变化．2．在物理学中，把大小和方向都随时间做周期性变化的电流，叫做交变电流，简称交流电，常用字母“AC”或符号“～”表示．大小和方向都不随时间变化的电流叫恒定电流，用字母“DC”或符号“－”表示．1．用一块蹄形磁铁慢慢地接近发光的白炽灯泡，可以看到灯丝在不停的颤抖，而移去磁铁后就不再有这种现象．想想看，是什么原因使灯丝颤抖起来的呢？提示：家庭电路中，由于流过灯丝中的电流大小方向随时间作周期性变化，所以处在磁场中的灯丝受到的安培力的大小、方向随时间作周期性变化，因而灯丝就会不停地颤抖．二、正弦交变电流的产生和表述1．产生：闭合矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中就会产生正弦交流电．2．描述如下表函数图像瞬时电动势：e＝Emsin__ωt瞬时电压：u＝Umsin__ωt瞬时电流：i＝Imsin__ωt上面表达式中Em、Um、Im分别是电动势、电压、电流的最大值，而e、u、i分别是这几个量的瞬时值，此正弦交流电峰值(最大值)的表达式为Em＝NBSω，从表格中的图像来看是从线圈处于中性面开始计时的．2．某电路中电流随时间的变化图像如图所示，结合交变电流的概念想一下，这是交变电流吗？为什么？提示：不是，因为此电流的方向不随时间变化，它是直流电．磁场中的两个特殊位置图示概念中性面位置与中性面垂直的位置特点B⊥SB∥SΦ＝BS，最大Φ＝0，最小e＝n＝0，最小e＝n＝nBSω，最大感应电流为零，方向改变感应电流最大，方向不变一个周期两次经过中性面，电流方向改变两次一个周期电动势两次最大，两次最大值方向相反矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，仅是产生交变电流的一种方式但不是唯一方式．例如线圈不动，磁场按正弦规律变化也可以产生正弦式电流．命题视角1能否产生交变电流的判断(多选)如图中哪些情况线圈中产生了交变电流()[思路点拨]一看是否产生感应电流；二看电流方向是否改变．[解析]由交变电流的产生条件可知，轴必须垂直于磁感线，但对线圈的形状及转轴的位置没有特别要求．故选项B、C、D正确．[答案]BCD命题视角2对中性面特点的理解一闭合矩形线圈abcd绕垂直于磁感线的固定轴OO′匀速转动，线圈平面位于如图甲所示的匀强磁场中．通过线圈的磁通量Φ随时间t的变化规律如图乙所示，下列说法正确的是()A．t1、t3时刻通过线圈的磁通量变化率最大B．t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变C．t2、t4时刻线圈中磁通量最大D．t2、t4时刻线圈中感应电动势最小[解题探究](1)线圈转动过程中，哪两个边切割磁感线？(2)图中位置时Φ为多少？转过90°时，Φ又为多少？[解析]从题图乙可以看出，t1、t3时刻通过线圈的磁通量最大，线圈经过中性面位置时线圈中感应电流方向改变，A错误，B正确；t2、t4时刻通过线圈的磁通量为零，线圈处于与中性面垂直的位置，此时感应电动势和感应电流均为最大，故C、D均错误．[答案]B线圈在匀强磁场中转动问题的分析方法(1)分析线圈在不同时刻的位置及穿过它的磁通量、磁通量的变化率情况，利用右手定则或楞次定律确定感应电流的方向．(2)搞清两个特殊位置的特点①线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ最大，＝0，e＝0，i＝0，电流方向将发生改变．②线圈平面与中性面垂直时，S∥B，Φ＝0，最大，e最大，i最大，电流方向不改变．1.(多选)交流发电机的线圈转到线圈平面与中性面垂直时，下列说法正确的是()A．电流将改变方向B．磁场方向...