第5章交变电流 1 交变电流 学案（含答案）

1　交变电流 [学习目标] 1.会观察电流(或电压)的波形图，理解交变电流和直流的概念.2.理解交变电流的产生过程，会分析电动势和电流方向的变化规律.3.知道交变电流的变化规律及表示方法，知道交变电流的瞬时值、峰值的物理含义． 一、对交变电流的认识 [导学探究]　(1)把图1所示电路接在干电池的两端时，可以观察到什么现象？ (2)把图1中电路接在手摇式发电机两端时，又会观察到怎样的现象？并解释看到的现象． 图1 答案　(1)当接在干电池两端时，只有一个发光二极管会亮． (2)当接在手摇式发电机两端时，两个发光二极管间或的闪亮，原因是发电机产生与直流不同的电流，两个发光二极管一会儿接通这一个，一会儿再接通另外一个，电流方向不停地改变． [知识梳理]　对交变电流的认识： (1)交变电流：大小和方向随时间做周期性变化的电流叫交变电流，简称交流． (2)直流：方向不随时间变化的电流称为直流． 注意：对直流电流和交变电流的区分主要是看电流方向是否变化． (3)正弦式交变电流：按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流，简称正弦式电流． [即学即用]　判断下列说法的正误． (1)交变电流的大小一定随时间变化．(　　) (2)大小和方向都不随时间变化的电流才是直流电．(　　) (3)交变电流的大小可以不变，但方向一定随时间周期性变化．(　　) (4)交变电流不稳定，很容易“烧坏”家电．(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)× 二、交变电流的产生 [导学探究]　假定线圈绕OO′轴沿逆时针方向匀速转动，如图2甲至丁所示．请分析判断： 图2 (1)线圈转动一周的过程中，线圈中的电流方向的变化情况． (2)线圈转动过程中，当产生的感应电流有最大值和最小值时线圈分别在什么位置？ 答案　(1) 转动过程 电流方向 甲→乙 B→A→D→C 乙→丙 B→A→D→C 丙→丁 A→B→C→D 丁→甲 A→B→C→D (2)线圈转到乙或丁位置时线圈中的电流最大．线圈转到甲或丙位置时线圈中电流最小，为零，此时线圈所处的平面称为中性面． [知识梳理]　正弦式交变电流的产生条件及中性面的特点： (1)正弦式交变电流的产生条件：将闭合矩形线圈置于匀强磁场中，并绕垂直磁场方向的轴匀速转动． (2)中性面：线圈平面与磁感线垂直时的位置． ①线圈处于中性面位置时，穿过线圈的Φ最大，但线圈中的电流为零． ②线圈每次经过中性面时，线圈中感应电流的方向都要改变．线圈转动一周，感应电流的方向改变两次． [即学即用]　判断下列说法的正误． (1)只要线圈在磁场中转动，就可以产生交变电流．(　　) (2)线圈在通过中性面时磁通量最大，电流也最大．(　　) (3)线圈在通过垂直中性面的平面时电流最大，但磁通量为零．(　　) (4)线圈在通过中性面时电流的方向发生改变．(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)√ 三、交变电流的变化规律 [导学探究]　 如图3所示，线圈平面从中性面开始转动，角速度为ω.经过时间t，线圈转过的角度是ωt，ab边的线速度v的方向跟磁感线方向间的夹角也等于ωt.设ab边长为L1，bc边长为L2，线圈面积S＝L1L2，磁感应强度为B，则： 图3 (1)ab边产生的感应电动势为多大？ (2)整个线圈中的感应电动势为多大？ (3)若线圈有N匝，则整个线圈的感应电动势为多大？ 答案　(1)eab＝BL1vsin ωt＝BL1sin ωt ＝BL1L2ωsin ωt＝BSωsin ωt. (2)整个线圈中的感应电动势由ab和cd两部分组成，且eab＝ecd，所以e1＝eab＋ecd＝BSωsin ωt. (3)若线圈有N匝，则相当于N个完全相同的电源串联，所以e＝NBSωsin ωt. [知识梳理]　交变电流的瞬时值及峰值： (1)正弦式交变电流电动势的瞬时值表达式：①当从中性面开始计时：e＝Emsin ωt. ②当从与中性面垂直的位置开始计时：e＝Emcos ωt. (2)正弦式交变电流电动势的峰值表达式：Em＝nBSω. 与线圈 ... ...