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1、第十七章交变电流171 交变电流的产生和变化规律 一、教学目标1使学生理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面.2掌握交变电流的变化规律及表示方法.3理解交变电流的瞬时值和最大值以及中性面的准确含义.4培养学生运用数学知识解决、处理物理问题的能力.二、教学重点：交变电流产生的物理过程分析和中性面的特点.三、教学难点：交变电流产生的物理过程分析四、教学方法：讲练结合、演示实验五、课时安排：1课时六、教具：手摇发电机模型、演示用电流计、导线、示波器等七、教学过程 （一）引入新课教师：请同学们用电磁感应的知识，设计一个发电机的实验模型。引导学生发挥创造性思维，展开讨论，提出设计方案。教师通过参与学生
2、的讨论，提出两个典型的例子，并与学生一起讨论哪个更有实用价值。培养学生的创造性思维。结论：让矩形线圈在匀强磁场中匀速转动。演示实验1简单介绍交流发电机的构造2第一次发电机接入小灯泡，当转动线圈时，小灯泡亮了，但一闪一闪。第二次接入演示用电流计，慢慢转动线圈，可以看到线圈每转一周，电表指针左右摆动一次。问：刚才的实验表明线圈里产生的感应电流有何特征？答：感应电流的强度和方向都随时间作周期性变化。指出：我们把这种强度和方向都随时间作周期性变化的电流叫做交变电流。简称，交流。板书在现代工农业生产和日常生活中所用的电源，大都是交流电。同直流电相比，交流电有许多优点。交流电和直流电存在共同点，但是尤其应
3、注意的是交流电不同于直流电的特殊性，正是这些特殊性，构成了交流电优点的基础。（二）进行新课1交变电流的产生设问：矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，为什么会产生交变电流呢？（甲） （乙） （丙） （丁） （戊）讨论课文图172，发电机的工作原理。问：线框逆时针匀速转动过程中，哪些边在切割磁感线？（ab和cd）ab边和cd边在匀强磁场中做匀速圆周运动，切割磁感线，在线框中产生感应电动势，在电路中就产生感应电流。演示实验缓慢转动线框，当线框平面与磁感线平行时，就会发现此时感应电动势最大。继续转动线框，当学生发现指针偏角最小，即此时线框平面与磁感线垂直。我们把与磁感线垂直的平面称为中性面，线框处于中性面时
4、通过的磁通量最大，感应电流、感应电动势为零。为了能更加方便地说明问题，我们将立体图转化为平面图来分析。a(b)d(c)甲a(b)d(c)戊a(b)d(c)乙a(b)d(c)丙a(b)d(c)丁甲图线框处于中性面，ab边和cd边不切割磁感线，线框中E感0，I感0，乙图线框ab边和cd边都在切割磁感线，线框中产生感应电流，根据右手定则可知，感应电流是沿abcd方向流动的。丙图（同甲图）丁图线框ab边和cd边都在切割磁感线，线框中产生感应电流，根据右手定则可知，感应电流是沿dcba方向流动的。戊图（同甲图）可以看出，线框每经过一次中性面，感应电流的方向就改变一次，因此线框每转动一周，感应电流的方向改
5、变两次。2交变电流的图像和变化规律定量分析线框转动一周过程中感应电动势大小随时间的变化关系。设线框平面从中性面开始转动，角速度是，经时间t线框转过的角度是t，ab边的线速度v的方向跟磁感线方向的夹角也等于t，ab边的长度为L，磁感强度为B，则ab边的感应电动势是EabBlvsintt(s)e(i,u)0Em-Ema(b)d(c)戊vvCd边中的感应电动势跟ab边中的感应电动势大小相同，且两边又是串联，所以这一瞬间整个线框中的感应电动势e2 Blvsint令Em2 Blv即eEm sintie/REm sint/R=Imsint总结：交变电流的大小和方向都随时间按正弦规律变化。因此，交变电流的规
6、律也可以用图像来表示。在直角坐标系中，横轴表示线圈平面跟中性面的夹角（或者表示线圈转动经过的时间t），纵坐标表示感应电动势e（感应电流I）。3、交流发电机（1）发电机的基本组成：用来产生感应电动势的线圈（叫电枢）用来产生磁场的磁极（2）发电机的基本种类旋转电枢式发电机（电枢动磁极不动）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【例题】一矩形线圈，面积为s，匝数为N，在场强为B的匀强磁场中绕着中轴oo做匀速转动，角速度为，磁场方向与转轴垂直，当线圈转到中性面开始计时，求：（1）线圈中感应电动势的最大值？（2）线圈中感应电动势随时间变化的表达式？（3）若线
7、圈中的电阻为R，则线圈中的电流的最大值为多少？（4）线圈中的电流瞬时表达式（三）小结：1、交流电的产生强度和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流，俗称交流电。 2、交流电的变化规律感应电动势的瞬时表达式为e= Bssint=msint感应电流瞬时值表达式 i=Imsint3、交流电的图像4、交流发电机（1）发电机的基本组成：电枢磁极（2）发电机的基本种类:旋转电枢式发电机旋转磁极式发电机（四）作业布置: 1认真阅读教材 2练习一（1）题板书设计1交变电流的产生（1）产生原理：线框在匀强磁场中转动（2）过程分析甲：SBmaxBS，e0，中性面乙：SB min0， eEm sint 电流abcd丙：同甲丁：电流dcba中性面的特点：maxBS，e0电流在此改变方向2交变电流的变化规律（1）公式eEmvsint Em2 Blv iImsint Im,Em/R UUmvsint Um=ImRt(s)e(i,u)0Em-Em（2）图象
