20xx教科版高中物理選修3-2第2章第1節(jié)交變電流(已修改)
2024-12-24 03:13 本頁(yè)面
【正文】 學(xué)案 1 交變電流 [目標(biāo)定位 ] (或電壓 )的波形圖，理解交變電流和直流的概念 .產(chǎn)生過程，會(huì)分析電動(dòng)勢(shì)和電流方向的變化規(guī)律 .，知道交變電流的瞬時(shí)值、峰值的物理含義． 一、交變電流 [問題設(shè)計(jì) ] 1. 把圖 1 所示電路接在干電池的兩端時(shí)，可以觀察到什么現(xiàn)象？ 圖 1 答案 當(dāng)接在干電池兩端時(shí)，只有一個(gè)發(fā)光二極管會(huì)亮． 2．把圖 1 中電路接在手搖式發(fā)電機(jī)兩端時(shí)，又會(huì)觀察到怎樣的現(xiàn)象？ 答案 當(dāng)接在手搖式發(fā)電機(jī)兩端時(shí)兩個(gè)發(fā)光二極管間或的閃亮 ，原因是發(fā)電機(jī)產(chǎn)生與直流不同的電流，兩個(gè)發(fā)光二極管一會(huì)兒接通這一個(gè)，一會(huì)兒再接通另外一個(gè)，電流方向不停地改變． [要點(diǎn)提煉 ] 1．大小和方向隨時(shí)間作 周期性 變化的電流叫交變電流，簡(jiǎn)稱 交流電． 2． 方向 不隨時(shí)間變化的電流稱為直流． 大小 、方向都不隨時(shí)間變化的電流稱為恒定電流． 3．對(duì)直流電流和交變電流的區(qū)分主要是看電流 方向 是否變化． 二、正弦交變電流的產(chǎn)生和表述 [問題設(shè)計(jì) ] 如圖 2所示是線圈 ABCD在磁場(chǎng)中繞軸 OO′ 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的截面圖．線圈平面從中性面開始轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為 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 .設(shè) AB邊長(zhǎng)為 L1， BC邊長(zhǎng)為 L2，線圈面積 S＝ L1L2，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為ω ，則： 圖 2 (1)甲、乙、丙位置 AB 邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)各為多大？ (2)甲、乙、丙位置整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)各為多大？ (3)若線圈有 N匝，則甲、乙、丙中整個(gè)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)各為多大？ 答案 (1)甲： eAB＝ 0 乙： eAB＝ BL1vsin ωt ＝ BL1 L2ω2 sin ωt ＝ 12BL1L2ω sin ωt ＝ 12BSω sin ωt 丙： eAB＝ BL1v＝ BL1 ωL 22 ＝ 12BL1L2ω ＝ 12BSω (2)整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)由 AB 和 CD 兩部分產(chǎn)生，且 eAB＝ eCD，所以 甲： e＝ 0 乙： e＝ eAB＋ eCD＝ BSω sin ωt 丙： e＝ BSω (3)若線圈有 N匝，則相當(dāng)于 N 個(gè)完全相同的電源串聯(lián)，所以 甲： e＝ 0 乙： e＝ NBSω sin ωt 丙： e＝ NBSω [要點(diǎn)提煉 ] 1．正弦交變電流的產(chǎn)生 將閉合線圈置于 勻強(qiáng) 磁場(chǎng)中，并繞 垂直磁場(chǎng) 方向的軸 勻 速 轉(zhuǎn)動(dòng)． 2．正弦交變電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式 (1)當(dāng)從中性面開始計(jì)時(shí)： e＝ Emsin_ωt ； (2)當(dāng)從與中性面垂直的位置開始計(jì)時(shí)： e＝ Emcos_ωt . 3．正弦交變電動(dòng)勢(shì)的峰值表達(dá)式 Em＝ NSBω 與線圈的形狀及轉(zhuǎn)動(dòng)軸的位置 無(wú)關(guān)． (填 “ 有關(guān) ” 或 “ 無(wú)關(guān) ”) 4．兩個(gè)特殊位置 (1)中性面：線圈平面與磁場(chǎng) 垂直． Φ 最大 ， Δ ΦΔ t為 0， e 為 0， i為 0.(填 “0” 或 “ 最大 ”) 線圈每次經(jīng)過中性面時(shí)，線圈中感應(yīng)電流方向都要改變，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流方向改變 兩次． (2)垂直中性面：線圈平面與 磁場(chǎng) 平行． Φ 為 0， Δ ΦΔ t最大 ， e 最大 ， i 最大． (填 “0” 或 “ 最大 ”) 5．正弦交變電流的圖像及應(yīng)用 或 從圖像中可以解讀到以下信息： (1)交變電流的周期 T、峰值 Im. (2)因線圈在中性面時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流均為零，磁通量最大，所以可確定線圈位于中性面的時(shí)刻；也可根據(jù)電流或者電壓峰值找出線圈平行磁感線的時(shí)刻． (3)判斷線圈中磁通量 Φ 最小、最大的時(shí)刻及磁通量變化率 Δ Φ
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