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1、交变电流的产生 教学目的 l 交变电流的产生即变化规律 2 会用公式和图像表示交变电流 3 培养学生观察实验能力和思维能力 教学准备 多媒体课件 幻灯片 交流发电机模型 演示电流表 教学过程 一 知识回顾教师 如何产生感应电流 请运用电磁感应的知识 设计一个发电机模型 学生设计 让矩形线圈在匀强磁场中匀速转动 二 新课教学 1 交变电流的产生 演示1 出示手摇发电机模型 并连接演示电流表 当线圈在磁场中转动时 电流表的指针随着线圈的转动而摆动 线圈每转动一周指针左右摆动一次 表明电流强度的大小和方向都做周期性的变化 这种电流叫交流电 2 交变电流的变化规律 电脑课件模拟演示 矩形线圈在匀强磁场
2、中匀速转动的四个过程 分析 线圈bc da始终在平行磁感线方向转动 因而不产生感应电动势 只起导线作用 1 线圈平面垂直于磁感线 a图 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 教师强调指出 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900时 b图 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900时 c图 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9
3、00时 处于图d位置 ab cd边的瞬时速度方向 跟线圈经过 图2 位置时的速度方向相反 产生的感应电动势方向也跟在 图2 位置相反 5 再转过900线圈处于起始位置 e图 与a图位置相同 线圈中没有感应电动势 线圈中的感应电动势的大小如何变化呢 在场强为B的匀强磁场中 矩形线圈边长为l 逆时针绕中轴匀速转动 角速度为 从中性面开始计时 经过时间t 线圈转动的线速度为v l 2 转过的角度为 t 此时ab边线速度v以磁感线的夹角也等于 t 这时ab边中的感应电动势为 同理 cd边切割磁感线的感应电动势为 就整个线圈来看 因ab cd边产生的感应电势方向相同 是串联 所以可见在匀强磁场中 匀速转
4、动的线圈中产生的感应电动势是按正弦规律变化的 即感应电动势的大小和方向是以一定的时间间隔做周期性变化 当线圈跟外电路组成闭合回路时 设整个回路的电阻为R 则电路的感应电流的瞬时值为表达式 感应电流瞬时值表达式i Imsin t这种按正弦规律变化的交变电流叫正弦式电流 3 交流电的图像 交流电的变化规律还可以用图像来表示 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 4 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
5、 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 课堂练习 1 交流电的电流 时间图像如图所示 电流为零的时刻是 这些时刻线圈与中性面的夹角为 电流最大的时 这时线圈平面于中性面的夹角为 2 对于正弦交流电 下列说法正确的是 A 线圈转动一周 电流大小改变两次B 线圈转动一周
6、电流大小不变 C 线圈转动一周 电流大小随时改变D 线圈转动一周 电流大小改变四次3 手摇发电机转动时 小灯泡为何一闪一闪的呢 1 灯泡发光需要一定的电压 当U定 Um时 就能使灯泡发光 2 如图所示 当T1 t T2时间内 小灯泡亮了 当T2 t T3时间内 小灯泡变暗了 在T3 t T4时间内小灯泡又亮了 3 小灯泡在线圈转动一轴的过程中 闪亮两次 这充分证明 交变电流的强度是随时间做周期变化 四 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 Bs sin t msin t感应电流瞬时值表达式i Imsin t3 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 旋转磁极式发电机五 作业 书本P192 优化设计P55
