第2节 交变电流的产生(赋能课—精细培优科学思维) 课标要求 学习目标 能用公式和图像描述正弦式交变电流。 1.掌握交流发电机、交变电流的“四值”的概念。2.会用公式法、图像法解决问题。3.结合发电机示意图，用法拉第电磁感应定律推导电动势的表达式。4.了解交变电流在工农业生产中的应用。 一、交流发电机和正弦式交变电流的产生原理 1．交流发电机 (1)定义：能产生大小和方向随时间做_____变化电流的发电机。 (2)构造：主要由_____(电枢)和_____两部分组成。 (3)原理：只要通过闭合回路的_____发生变化，就可产生感应电动势和感应电流。 2．产生原理 (1)产生条件：在匀强磁场中，矩形线圈绕_____方向的轴匀速转动。 (2)中性面：线圈在磁场中转动的过程中，线圈平面与磁感线_____时所在的平面。 正弦式交变电流产生过程中的两个重要平面 (1)中性面：线圈转到与磁场方向垂直时的平面，此时感应电动势、电压、电流的值都为0。 (2)和中性面垂直的平面：线圈平面与磁场方向平行，此时感应电动势、电压、电流都达到最大值。 二、正弦式交变电流的变化规律 1．正弦式交变电流的表达式 (1)e＝_____(从中性面开始计时，其中Em＝nBSω) (2)i＝_____外电路为纯电阻电路，其中Im＝ (3)u＝_____(其中Um＝ImR) 2．正弦式交变电流的图像 3．拓展一步：交变电流的相位 (1)相位：从线圈平面与中性面夹角为φ0的位置开始计时，经过时间t后，_____称为交变电流的相位或相。 (2)初相：t＝0时的相_____称为初相。,[微情境·大道理] 1．以下四个图表示交变电流产生的过程，如何理解线圈平面转到中性面时感应电动势为0，而线圈平面与中性面垂直时感应电动势最大呢？ 2.如图，设线圈t＝0时刚好转到与中性面垂直的位置，设线圈转动的角速度为ω，线圈匝数为N，线圈面积为S，经过时间t，线圈转过角度θ＝ωt。 (1)线圈产生的感应电动势的最大值是多少？ (2)写出经过时间t，交变电流电动势的瞬时值表达式。 强化点(一) 正弦式交变电流的产生 任务驱动 如图所示：线圈转动到什么位置时电流最大？线圈转动到什么位置时没有电流？线圈转动到什么位置时，线圈中电流改变方向？ [要点释解明] 两个特殊位置的比较 中性面 与中性面垂直的位置 图示 位置 线圈平面与磁场方向垂直 线圈平面与磁场方向平行 磁通量 最大 零 磁通量的变化率 零 最大 感应电动势 零 最大 感应电流 零 最大 电流方向 改变 不变 [典例] (多选)如图所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO′以恒定的角速度ω转动，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，则在0～这段时间内( ) A．线圈中的感应电流一直在减小 B．线圈中的感应电流先增大后减小 C．穿过线圈的磁通量一直在减小 D．穿过线圈的磁通量的变化率一直在减小 听课记录： [变式拓展] 在典例中，若从中性面位置开始计时，则在0～这段时间内( ) A．线圈中的感应电流一直在减小 B．线圈中的感应电流先增大后减小 C．穿过线圈的磁通量一直在减小 D．穿过线圈的磁通量的变化率一直在减小 /方法技巧/ 交变电流的变化特点 (1)线圈转至与磁感线平行时，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，故线圈每转一周，电动势最大值出现两次。 (2)线圈每经过中性面一次，感应电流和感应电动势的方向都要改变一次。线圈转动一周，两次经过中性面，感应电动势和感应电流的方向都改变两次。 [题点全练清] 1．(多选)下列各图中能产生交变电流的是( ) 2．(2024·新课标卷)(多选)电动汽车制动时可利用车轮转动将其动能转换成电能储存起来。车轮转动时带动磁极绕固定的线圈旋转，在线圈中产生电流。磁极匀速转动的某瞬间，磁场方向恰与线圈平面垂直，如图所示。将两磁极间的磁场视为匀强磁场，则磁极再转过90°时， ... ...
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