新人教版高中物理选修2-1交变电流的产生和描述 第1课时VIP免费

交变电流的产生和描述课时安排：2课时教学目标：1．知道交变电流产生的原理，正弦式电流的图象和三角函数表达2．理解最大值与有效值，周期与频率3．知道电阻、电感和电容对交变电流的作用，感抗和容抗本讲重点：交变电流的描述、有效值本讲难点：交流电路的分析与计算考点点拨：1．交变电流的瞬时值2．交变电流的最大值3．交变电流的平均值4．交变电流的有效值第一课时一、考点扫描（一）知识整合1．正弦交流电的产生及其变化规律（1）大小和方向都随时间做变化的电流叫交变电流，按规律变化的电流叫正弦交流电。（2）交变电流的产生：矩形线圈在磁场中绕，以某一角速度转动，线圈中将产生正弦式交流电。（3）在线圈平面与磁场垂直时，线圈中没有感应电流，这样的位置叫。在此位置时，磁通量，磁通量的变化率，线圈中感应电动电动势，线圈每次经过此位置时，电流方向就改变一次，一周内电流方向改变次，50HZ的交流电，在1秒内电流改变次方向。（4）若从中性面开始计时，交流电的瞬时表达式为：i=，u=，e=，试写出推导过程。2．表征交变电流的物理量（1）交变电流的最大值（也叫峰值），Em=。（2）交变电流的有效值是根据电流的规定的，使交变电流和直流电通过同一电阻，若在相等时间内产生的热量相等，我们就把这一直流电的数值叫做这一交变电流的有效值。交流用电设备上所标的额定电压和额定电流指的就是有效值，交流电压表和交流电流表的示数是有效值，在无特别说明时，交流电的数值都是指有效值。（3）交变电流的有效值I、U、E与最大值Im、Um、Em之间的关系为。（4）周期：交变电流完成一次，叫周期。表示符号是，单位是。（5）频率：，叫频率。表示符号是_____，单位是________。周期与频率的关系式为__________。（二）重难点阐释1．正弦交流电的产生当闭合矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴匀速转动时，闭合线圈中就有交流电产生．如图所示．用心爱心专心设矩形线圈abcd以角速度ω绕oo'轴、从线圈平面跟磁感线垂直的位置开始做逆时针方向转动．此时，线圈都不切割磁感线，线圈中感应电动势等于零．经过时间t线圈转过ωt角这时ab边的线速度v方向跟磁感线方向夹角等于ωt，设ab边的长度为l，bd边的长度为l'，线圈中感应电动势为当线圈平面转到跟磁感线平行的位置时，线圈转过时间，ωt=，ab边和cd边都垂直切割磁感线，sinωt=1，线圈中感应电动势最大，用Em来表示，Em=BSω．则e=Emsinωt。根据闭合电路欧姆定律：，令，则i=Imsinωt路端电压u=iR=ImRsinωt，令Um=ImR，则u=Umsinωt如果线圈从如图所示位置开始转动，电路中感应电动势、感应电流和路端电压将按余弦规律变化e=Emcosωt，i=Imcosωt，u=Umcosωt2．中性面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．应注意：①中性面在垂直于磁场位置．②线圈通过中性面时，穿过线圈的磁通量最大．③线圈平面通过中性面时感应电动势为零．④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两次．3．正弦交流电的图象当线圈从中性面开始转动，在一个周期中：在t=0～T/4内，线圈中感应电动势从0达到最大值Em．在t=T/4～T/2内，线圈中感应电动势从最大值Em减小到0．在t=T/2～3T/4内，线圈中感应电动势从0增加到负的最大值-Em．在t=3T/4～T内，线圈中感应电动势的值从负的最大值-Em减小到0．电路中的感应电流、路端电压与感应电动势的变化规律相同，如图所示．二、高考要点精析（一）交变电流的瞬时值考点点拨它是反映不同时刻交流电的大小和方向，正弦交流电瞬时值表达式为：，用心爱心专心。注意必须从中性面开始计时。生活中用的市电电压为220V，其最大值为220V=311V（有时写为310V），频率为50HZ，所以其电压瞬时值的表达式为u=311sin314tV。【例1】有一正弦交流电源，电压有效值U=120V，频率为f=50Hz向一霓虹灯供电，若霓虹灯的激发电压和熄灭电压均为U0=60V，试估算在一个小时内，霓虹灯发光时间有多长？为什么人眼不能感到这种忽明忽暗的现象？解析：由正弦交流电的最大值与有效值U的...