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視頻標(biāo)簽:交變電流
所屬欄目:高中物理優(yōu)質(zhì)課視頻
視頻課題:人教版高二物理選修3--2第五章第一節(jié)交變電流-湖北省優(yōu)課
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5.1 交變電流
【教學(xué)目標(biāo)】 一.知識與技能
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)值和最大值及中性面的準(zhǔn)確含義。 二.過程與方法
1.掌握描述物理量的三種基本方法(文字法、公式法、圖象法)。 2.培養(yǎng)學(xué)生觀察能力,空間想象能力以及將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖形的能力。
3.培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識解決物理問題的能力。 三.情感態(tài)度與價(jià)值觀
通過實(shí)驗(yàn)觀察,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣,體會運(yùn)用數(shù)學(xué)知識解決物理問題的重要性 【教學(xué)重點(diǎn)】
交變電流產(chǎn)生的物理過程的分析 【教學(xué)難點(diǎn)】
交變電流的變化規(guī)律及應(yīng)用。 【教學(xué)方法】
演示法、分析法、歸納法。 【教學(xué)過程】
(一)引入新課
物理選修3-2第五章第1節(jié)交變電流 2
現(xiàn)代都市之夜,華燈齊放,流光溢彩。街道上,車水馬龍,路燈、車燈、霓虹燈、交通信號燈匯成一條條彩虹。住宅區(qū)里,萬家燈火,電視機(jī)播放著精彩的節(jié)目,空調(diào)機(jī)營造著溫度適宜的環(huán)境,電冰箱制出沁人心脾的冷飲,洗衣機(jī)在工作,而你在休息„„這一切,幾乎都離不開交變電流,即使某些設(shè)備使用直流,但往往也是由交變電流轉(zhuǎn)換的。那么,交變電流是如何產(chǎn)生的呢?
出示單相交流發(fā)電機(jī),引導(dǎo)學(xué)生首先觀察它的主要構(gòu)造。
演示:將手搖發(fā)電機(jī)模型與發(fā)光二極管組成閉合電路。當(dāng)線框快速轉(zhuǎn)動時(shí),觀察到什么現(xiàn)象?
(二)進(jìn)行新課 1、交變電流的概念
直流電:方向不隨時(shí)間變化的電流稱為直流電。
交變電流:這種方向隨時(shí)間做周期性變化電流,叫做交變電流。
例1、下列的電流i 隨時(shí)間t 變化的圖象中,表示交流電的是( )
物理選修3-2第五章第1節(jié)交變電流 3
2、交變電流的產(chǎn)生
為什么矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動時(shí)線圈里能產(chǎn)生交變電流?
多媒體課件打出下圖。
當(dāng)abcd線圈在磁場中繞OO′軸轉(zhuǎn)動時(shí),哪些邊切割磁感線?
ab與cd。當(dāng)ab邊向右、cd邊向左運(yùn)動時(shí),線圈中感應(yīng)電流的方向 沿著a→b→c→d→a方向流動的。
當(dāng)ab邊向左、cd邊向右運(yùn)動時(shí),線圈中感應(yīng)電流的方向如何? 感應(yīng)電流是沿著d→c→b→a→d方向流動的。
線圈平面與磁感線平行時(shí),ab邊與cd邊線速度方向都跟磁感線方向垂直,即兩邊都垂直切割磁感線,此時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢最大。
線圈轉(zhuǎn)到什么位置時(shí),產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最小?
當(dāng)線圈平面跟磁感線垂直時(shí),ab邊和cd邊線速度方向都跟磁感線平行,即不切割磁感線,此時(shí)感應(yīng)電動勢為零。
特殊位置 甲 乙 丙 丁 B與S關(guān)系 Φ大小 感應(yīng)電動勢
t
電流方向
利用多媒體課件,屏幕上打出中性面概念: (1)中性面——線框平面與磁感線垂直的位置。 (2)線圈處于中性面位置時(shí),穿過線圈Φ最大,但
t
ΔΔ
=0。 (3)線圈越過中性面,線圈中I感方向要改變。線圈轉(zhuǎn)一周,感應(yīng)電流方向改變兩次。
3.交變電流的變化規(guī)律
物理選修3-2第五章第1節(jié)交變電流 5
設(shè)線圈平面從中性面開始轉(zhuǎn)動,角速度是ω。經(jīng)過時(shí)間t,線圈轉(zhuǎn)過的角度是ωt,ab邊的線速度v的方向跟磁感線方向間的夾角也等于ωt,如右圖所示。設(shè)ab邊長為L1,bc邊
長L2,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,這時(shí)ab邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢多大?
eab=BL1vsinωt = BL1·
2
2Lωsinωt =
21BL1L2sinωt
此時(shí)整個(gè)線框中感應(yīng)電動勢多大?
e=eab+ecd=BL1L2ωsinωt
若線圈有N匝時(shí),相當(dāng)于N個(gè)完全相同的電源串聯(lián),e=NBL1L2ωsinωt,令Em=NBL1L2ω,叫做感應(yīng)電動勢的峰值,e叫做感應(yīng)電動勢的瞬時(shí)值。
根據(jù)部分電路歐姆定律,電壓的最大值Um=ImR,電壓的瞬時(shí)值
U=Umsinωt。
電動勢、電流與電壓的瞬時(shí)值與時(shí)間的關(guān)系可以用正弦曲線來表示,如下圖所示:
【例2】一矩形線圈,繞垂直于勻強(qiáng)磁場并位于線圈平面內(nèi)的固
物理選修3-2第五章第1節(jié)交變電流 十堰市第二中學(xué)高二物理組
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定軸轉(zhuǎn)動,線圈中的感應(yīng)電動勢e隨時(shí)間
t的變化如圖所示。下面說法中正確的是
( )
A.t1時(shí)刻通過線圈的磁通量為零 B.t2時(shí)刻通過線圈的磁通量的絕對值最大
C.t3時(shí)刻通過線圈的磁通量變化率的絕對值最大
D.每當(dāng)e轉(zhuǎn)換方向時(shí),通過線圈的磁通量的絕對值都為最大 3.幾種常見的交變電波形
(三)課堂總結(jié)、點(diǎn)評
本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了以下幾個(gè)問題:
1.矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時(shí),線圈中產(chǎn)生正弦式交變電流。
2.從中性面開始計(jì)時(shí),感應(yīng)電動勢瞬時(shí)值的表達(dá)式為e=NBSωsinωt,感應(yīng)電動勢的最大值為Em=NBSω。
3.中性面的特點(diǎn):磁通量最大為Φm,但e=0。 (四)實(shí)例探究
如圖所示,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2 T,匝數(shù)n=6的矩形線圈abcd繞中心軸OO′勻速轉(zhuǎn)動,
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角速度ω=200 rad/s。已知ab=0.1 m,bc=0.2 m,線圈的總電阻R=40Ω,試求:
(1)感應(yīng)電動勢的最大值,感應(yīng)電流的最大值;
(2)設(shè)時(shí)間t=0時(shí)線圈平面與磁感線垂直,寫出線圈中感應(yīng)電動勢的瞬時(shí)值表達(dá)式;
(3)畫出感應(yīng)電流的瞬時(shí)值i隨ωt變化的圖象;
(4)當(dāng)ωt=30°時(shí),穿過線圈的磁通量和線圈中的電流的瞬時(shí)值各是多大?
(5)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過2
π
的過程中,感應(yīng)電動勢的平均值是多大? 作業(yè)布置
1.課下閱讀“科學(xué)漫步”了解有關(guān)交流發(fā)電機(jī)的知識。 2.書面完成本節(jié)課后的“問題與練習(xí)”第3、4、5題;思考并回答第1、2題。
教學(xué)后記
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