3.1 交变电流 学习任务单（表格式）

学习任务单 课程基本信息 课题 交变电流 学习目标 1.通过示波器分别观察学生电源直流档和交流档电压波形，学生能描述他们的区别，从而认识交流电。 2.通过吹气发电的魔术实验，学生能够说出发电机的两个核心组成部分，知道交流发电机的分类。 3.通过矩形线圈在地磁场中转动的实验，利用数字化微电流传感器观察电流随时间的变化波形，学生知道正弦交流电是如何产生的。 4.分析线圈在磁场中转动的几个特殊位置，画出4个特殊位置的主视图，判断电流的大小和方向。知道中性面的定义，并说出中性面的特点。 5.通过线圈在磁场中的一般位置分析，在问题引导下，学生推导出线圈在转动过程中的瞬时表达式。确认交流电的正弦式变化。 6.学生能够画出线圈在磁场中转动一个周期的过程中感应电流、感应电动势、磁通量、路端电压四个物理量随时间变化的图像，并写出各物理量的峰值。学生能够说出，图像的联系。 课前学习任务 1.复习物理选择性必修第二册第二章《电磁感应》，会用两种方法判断感应电流的方向：楞次定律和右手切割，能够在具体问题情境中选择感生或者动生电动势的表达式求解感应电动势的大小。 2. 预习物理选择性必修第二册第三章第一节《交变电流》。 课上学习任务 【学习任务一】 发电机简介 交流发电机的两个基本组成部分：产生感应电动势的线圈（电枢）和产生磁场的磁体。 交流发电机的分类 旋转电枢式发电机：电枢转动，磁极不动 旋转磁极式发电机：磁极转动，电枢不动 转子和定子：无论哪种发动机，转动的部分都叫转子，不动的部分都叫定子。 【学习任务二】 1、线圈在磁场中转动一个周期的过程中，画出各特殊位置的平面图并判断电流方向和大小。 位置甲乙丙丁甲AB边电流方向 （填写A→B，B→A，或者0）线圈中的电流（填写最大或者0） 2、在下面i-t图像中，标出这五个特殊位置的坐标，并大致画出电流随时间的变化图线（从E经负载流向F的电流为正）。 【学习任务三】 匀强磁场的磁感应强度为B，矩形线圈以角速度ω逆时针转动。线圈AB边长为L1，线圈AD边长为L2。线圈从中性面面转动开始计时，试推导t时刻线圈中的感应电动势为多大？ ①画出线圈在一般位置的平面图 ②经过时间t，线圈转过的角度 ③哪两根导线切割磁感线，该导线在该时刻的速度及切割速度分别为少 ④每根导线切割磁感线产生的电动势为？两根导线上的电动势是累加还是抵消？ 【学习任务四】 思考与讨论 1、如果仅将线圈的旋转轴改成AB，写出感应电动势的瞬时表达式。 B、 C、 2、如果磁场和线圈的参数不变，现将N匝线圈从右图位置（作为t=0的计时起始位置）开始转动，写出感应电动势随时间的表达式。 A、 B、 C、 3、如果一匝线圈从中性面开始计时，线圈面积S，转动角速度，匀强磁场磁感应强度B，外接电阻阻值R，线圈内阻阻值r，请在右上图画出如下图像、，并写出各图像的峰值。（规定从E经负载流向F的电流为正，电势时规定电压为正） 4、椭圆形线圈在磁场中转动也是正弦交流电吗，其他形状的线圈呢？ 【学习任务五】 如图是某学习小组在空旷的场地上做“摇绳发电实验”的示意图．他们将一铜芯线像甩跳绳一样匀速摇动，铜芯线的两端分别通过细铜线与灵敏交流电流表相连．摇绳的两位同学的连线与所在处的地磁场（可视为匀强磁场，大小为B）垂直．摇动时，铜芯线所围成半圆周的半径为R，转动角速度ω，如果以铜芯线抡到最高点为t=0的计时起点，则 （1）t=0的时刻，感应电流为0还是最大？ （2）求t=0的时刻的磁通量 （3）感应电动势的瞬时表达式？ ... ...