1、第十七章交變電流171 交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律一、教學(xué)目標(biāo)1使學(xué)生理解交變電流的產(chǎn)生原理，知道什么是中性面.2掌握交變電流的變化規(guī)律及表示方法.3理解交變電流的瞬時(shí)值和最大值以及中性面的準(zhǔn)確含義.4培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決、處理物理問題的能力.二、教學(xué)重點(diǎn)：交變電流產(chǎn)生的物理過程分析和中性面的特點(diǎn).三、教學(xué)難點(diǎn)：交變電流產(chǎn)生的物理過程分析四、教學(xué)方法：講練結(jié)合、演示實(shí)驗(yàn)五、課時(shí)安排：1課時(shí)六、教具：手搖發(fā)電機(jī)模型、演示用電流計(jì)、導(dǎo)線、示波器等七、教學(xué)過程 （一）引入新課教師：請(qǐng)同學(xué)們用電磁感應(yīng)的知識(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)發(fā)電機(jī)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀Ｒ龑?dǎo)學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)造性思維，展開討論，提出設(shè)計(jì)方案。教師通過參與學(xué)生的

2、討論，提出兩個(gè)典型的例子，并與學(xué)生一起討論哪個(gè)更有實(shí)用價(jià)值。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。結(jié)論：讓矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。演示實(shí)驗(yàn)1簡單介紹交流發(fā)電機(jī)的構(gòu)造2第一次發(fā)電機(jī)接入小燈泡，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)線圈時(shí)，小燈泡亮了，但一閃一閃。第二次接入演示用電流計(jì)，慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)線圈，可以看到線圈每轉(zhuǎn)一周，電表指針左右擺動(dòng)一次。問：剛才的實(shí)驗(yàn)表明線圈里產(chǎn)生的感應(yīng)電流有何特征？答：感應(yīng)電流的強(qiáng)度和方向都隨時(shí)間作周期性變化。指出：我們把這種強(qiáng)度和方向都隨時(shí)間作周期性變化的電流叫做交變電流。簡稱，交流。板書在現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中所用的電源，大都是交流電。同直流電相比，交流電有許多優(yōu)點(diǎn)。交流電和直流電存在共同點(diǎn)，但是尤其應(yīng)注

3、意的是交流電不同于直流電的特殊性，正是這些特殊性，構(gòu)成了交流電優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)。（二）進(jìn)行新課1交變電流的產(chǎn)生設(shè)問：矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，為什么會(huì)產(chǎn)生交變電流呢？（甲） （乙） （丙） （?。?（戊）討論課文圖172，發(fā)電機(jī)的工作原理。問：線框逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，哪些邊在切割磁感線？（ab和cd）ab邊和cd邊在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，切割磁感線，在線框中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，在電路中就產(chǎn)生感應(yīng)電流。演示實(shí)驗(yàn)緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)線框，當(dāng)線框平面與磁感線平行時(shí)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大。繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)線框，當(dāng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)指針偏角最小，即此時(shí)線框平面與磁感線垂直。我們把與磁感線垂直的平面稱為中性面，線框處于中性面時(shí)通

4、過的磁通量最大，感應(yīng)電流、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零。為了能更加方便地說明問題，我們將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖來分析。a(b)d(c)甲a(b)d(c)戊a(b)d(c)乙a(b)d(c)丙a(b)d(c)丁甲圖線框處于中性面，ab邊和cd邊不切割磁感線，線框中E感0，I感0，乙圖線框ab邊和cd邊都在切割磁感線，線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)右手定則可知，感應(yīng)電流是沿abcd方向流動(dòng)的。丙圖（同甲圖）丁圖線框ab邊和cd邊都在切割磁感線，線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)右手定則可知，感應(yīng)電流是沿dcba方向流動(dòng)的。戊圖（同甲圖）可以看出，線框每經(jīng)過一次中性面，感應(yīng)電流的方向就改變一次，因此線框每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流的方向改變

5、兩次。2交變電流的圖像和變化規(guī)律定量分析線框轉(zhuǎn)動(dòng)一周過程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小隨時(shí)間的變化關(guān)系。設(shè)線框平面從中性面開始轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度是，經(jīng)時(shí)間t線框轉(zhuǎn)過的角度是t，ab邊的線速度v的方向跟磁感線方向的夾角也等于t，ab邊的長度為L，磁感強(qiáng)度為B，則ab邊的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是EabBlvsintt(s)e(i,u)0Em-Ema(b)d(c)戊vvCd邊中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)跟ab邊中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相同，且兩邊又是串聯(lián)，所以這一瞬間整個(gè)線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e2 Blvsint令Em2 Blv即eEm sintie/REm sint/R=Imsint總結(jié)：交變電流的大小和方向都隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化。因此，交變電流的規(guī)律

6、也可以用圖像來表示。在直角坐標(biāo)系中，橫軸表示線圈平面跟中性面的夾角（或者表示線圈轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過的時(shí)間t），縱坐標(biāo)表示感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e（感應(yīng)電流I）。3、交流發(fā)電機(jī)（1）發(fā)電機(jī)的基本組成：用來產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的線圈（叫電樞）用來產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁極（2）發(fā)電機(jī)的基本種類旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)（電樞動(dòng)磁極不動(dòng)）旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)（磁極動(dòng)電樞不動(dòng)）無論哪種發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)動(dòng)的部分叫轉(zhuǎn)子，不動(dòng)的部分叫定子【例題】一矩形線圈，面積為s，匝數(shù)為N，在場(chǎng)強(qiáng)為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞著中軸oo做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為，磁場(chǎng)方向與轉(zhuǎn)軸垂直，當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到中性面開始計(jì)時(shí)，求：（1）線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值？（2）線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的表達(dá)式？（3）若線圈

7、中的電阻為R，則線圈中的電流的最大值為多少？（4）線圈中的電流瞬時(shí)表達(dá)式（三）小結(jié)：1、交流電的產(chǎn)生強(qiáng)度和方向都隨時(shí)間做周期性變化的電流叫做交變電流，簡稱交流，俗稱交流電。 2、交流電的變化規(guī)律感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式為e= Bssint=msint感應(yīng)電流瞬時(shí)值表達(dá)式 i=Imsint3、交流電的圖像4、交流發(fā)電機(jī)（1）發(fā)電機(jī)的基本組成：電樞磁極（2）發(fā)電機(jī)的基本種類:旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)（四）作業(yè)布置: 1認(rèn)真閱讀教材 2練習(xí)一（1）題板書設(shè)計(jì)1交變電流的產(chǎn)生（1）產(chǎn)生原理：線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)（2）過程分析甲：SBmaxBS，e0，中性面乙：SB min0， eEm sint 電流abcd丙：同甲丁：電流