第1节 交变电流(强基课—逐点理清物理观念) 课标要求 学习目标 1.通过实验,认识交变电流。2.能用公式和图像描述正弦式交变电流。 1.理解中性面、交变电流的峰值和瞬时值的准确含义。2.结合发电机示意图,用法拉第电磁感应定律推导正弦式交变电流电动势的表达式。3.利用交流发电机模型及示意图,分析交变电流的产生原理。 逐点清(一) 交变电流 [多维度理解] 1．波形图：在显示屏上显示的电压(或电流)随_____变化的图像。 2．交变电流：随时间做_____变化的电流，简称交流。 3．直流：_____不随时间变化的电流，如电池供给的电流、日常使用的各种充电器输出的电流等。 交变电流的电动势、电压、电流都随时间做周期性变化，不仅方向做周期性变化，其大小也可能做周期性变化。 [全方位练明] 1．判断下列说法是否正确。 (1)如果电流大小随时间做周期性变化，则一定是交变电流。( ) (2)直流电的大小和方向一定不变。( ) (3)交变电流一定是按正弦规律变化的。( ) (4)交变电流的最大特征就是电流方向随时间做周期性变化。( ) 2．下列所示图像中属于交变电流的是( ) 3．下列属于交变电流的是_____，属于直流的是_____。交变电流与直流的本质区别是_____。 逐点清(二) 交变电流的产生和变化规律 [多维度理解] 1．交变电流的产生 (1)产生条件：在匀强磁场中，闭合线圈绕垂直于磁场方向的轴转动。 (2)线圈转动时产生的感应电流随时间变化的曲线： 2．中性面 (1)中性面：线圈平面与磁感线垂直的位置。 (2)线圈处于中性面位置时，穿过线圈的磁通量Φ最大，但＝0，e＝0，i＝0。 (3)线圈越过中性面，线圈中感应电流方向要改变。线圈转一周，两次经过中性面，感应电流方向改变两次。 3．正弦式交变电流的变化规律 (1)正弦式交变电流：按_____规律变化的交变电流叫作正弦式交变电流，简称_____。 (2)从中性面开始计时，线圈中产生的电动势的瞬时值表达式e＝_____，其中Em＝_____为交变电流电动势的峰值。 说明：①若从与中性面垂直的位置开始计时，e＝Emcos ωt。 ②电动势峰值Em＝NBSω由线圈匝数N、磁感应强度B、转动角速度ω和线圈面积S决定，与线圈的形状无关，与转轴的位置无关。 如图所示的几种情况中，如果N、B、ω、S均相同，则感应电动势的峰值均相同。 (3)正弦式交变电流和电压 电流表达式i＝Imsin ωt，电压表达式u＝Umsin ωt，其中Im＝，Um＝R。 (4)正弦式交变电流的图像(如图所示) 1．正弦式交变电流的产生条件 (1)匀强磁场。 (2)线圈匀速转动。 (3)线圈的转轴垂直于磁场方向。 2．两个特殊位置的对比 中性面 中性面的垂直位置 图示 位置 线圈平面与磁场垂直 线圈平面与磁场平行 磁通量 最大 0 磁通量的变化率 0 最大 感应电动势 0 最大 感应电流 0 最大 电流方向改变情况 改变 不变 [典例] 如图所示，有一匝数为10匝的正方形线圈，边长为20 cm，线圈总电阻为1 Ω，线圈绕OO′轴以10π rad/s的角速度匀速转动，垂直于线圈平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5 T。(线圈转动到中性面开始计时) (1)求该线圈产生的交变电流的电动势最大值、电流最大值分别为多少？ (2)线圈从图示位置转过60°时，感应电动势的瞬时值是多大？ (3)写出感应电动势随时间变化的表达式。 尝试解答： [变式拓展] 对应[典例]中的情境，如果从线圈与中性面垂直的位置开始计时，交变电流的感应电动势瞬时值的表达式是什么？ /方法技巧/ 正弦式交变电流瞬时值表达式的书写技巧 (1)确定正弦式交变电流的峰值：根据已知图像读出或由公式Em＝NBSω求出相应峰值。 (2)确定线圈的角速度：可根据线圈的转速或周期由ω＝＝2πf求出，f表示线圈的频率也可表示每秒的转数。 (3)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式： ①线圈从中性 ... ...
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