3.2 交变电流是怎么产生的 学案Word版含答案

3．2《交变电流是怎么产生的》学案 【学习目标】 认识交流发电机,了解交流发电机的结构。 理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面； （3）掌握能用数学表达式和图象描述交变电流的变化规律,； （4）理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义，能在具体问题中应用交变电流的变化规律解决实际问题。 基础知识： 一．交流发电机 　　（1）发电机的基本组成 　　①用来产生感应电动势的线圈（叫电枢）． 　　②用来产生磁场的磁极． 　　（2）发电机的基本种类 　　①旋转电枢式发电机（电枢动磁极不动）． 　　②旋转磁极式发电机（磁极动电枢不动）． 无论哪种发电机，转动的部分叫转子，不动的部分叫定子． 二、交变电流的产生原理 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的四个过程． （1）线圈平面垂直于磁感线，ab、cd边此时速度方向与磁感线平行，线圈中没有感应电动势，没有感应电流．这时线圈平面所处的位置叫中性面． 中性面的特点：线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，感应电动势最小为零，感应电流为零． 　　（2）当线圈平面逆时针转过 时，即线圈平面与磁感线平行时，ab、cd边的线速度方向都跟磁感线垂直，即两边都垂直切割磁感线，这时感应电动势最大，线圈中的感应电流也最大． 　　（3）再转过 时，线圈又处于中性面位置，线圈中没有感应电动势． 　　（4）当线圈再转过 时，处于图位置，ab、cd边的瞬时速度方向，跟线圈经过图位置时的速度方向相反，产生的感应电动势方向也跟在位置相反． 　　（5）再转过 线圈处于起始位置，线圈中没有感应电动势． 三．交变电流的变化规律 设线圈平面从中性面开始转动，角速度是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， eab=BL1vsinωt = BL1·ωsinωt =BL1L2sinωt 若线圈有N匝时，相当于N个完全相同的电源串联，e=NBL1L2ωsinωt，令Em=NBL1L2ω，叫做感应电动势的峰值，e叫做感应电动势的瞬时值。 根据部分电路欧姆定律，电压的最大值Um=ImR，电压的瞬时值U=Umsinωt。 电动势、电流与电压的瞬时值与时间的关系可以用正弦曲线来表示，如图所示： 重难点理解： 一．对交变电流“四值”的比较和理解 物理量 表达式 适用情况及说明 瞬时值 e＝Emsin ωt u＝Umsin ωt i＝Imsin ωt 计算线圈某时刻的受力情况 最大值 (峰值) Em＝nBSω Im＝ 讨论电容器的击穿电压 有效值 对正、余弦交流电 有：E＝ U＝ I＝ (1)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等) (2)电气设备“铭牌”上所标的一般是有效值 (3)保险丝的熔断电流为有效值 (4)电表的读数为有效值 平均值 E＝BLv E＝n I＝ 计算通过电路截面的电荷量 二．物理图象的要点： 一看：看“轴”、看“线”、看“斜率”、看“点”、看“截距”、看“面积”、看“拐点”，并理解其物理意义。 二变：掌握“图与图”“图与式”和“图与物”之间的变通关系。 三判：在此基础上进行正确的分析和判断。 典例1：如图所示，边长为0.5m的正方形线框ABCD绕AB边在匀强磁场中匀速转动，AB边和磁场垂直，转速为每秒50转，磁感应强度为0.4T。求： (1)感应电动势的最大值； (2)在转动过程中，当穿过线框的磁通量为0.05Wb时，感应电动势的瞬时值为多大? 解析：(1)ω=2πn=314rad／s Em=BωS=31.4V (2)φm=BS=0.1Wb 由φ=φmcosθ得 cosθ=φ/φm =1/2，θ=60° E=Emsinθ≈27.2V 巩固练习： 1、一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，当线圈通过中性面时（ ） A. 线圈平面与磁感线方向垂直 B. 通过线圈的磁通量达到最大值 C. 通过线圈的磁通量变化率达到最大值 D. 线圈中的电动势为零 2、一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动．线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图所 ... ...