交变电流导学案杨维平
高中物理5.1交变电流导学案新人教版选修3-2
5.1交变电流【要点导学】交变电流的产生.变化规律和基本物理量：1．交变电流：______和____都随时间做周期性变化的电流为交变电流.2、交变电流的产生：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动时产生正弦交变电流.若线圈绕平行于磁感线的轴转动，则不产生感应电动势.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，将经过两个特殊位置，其特点分别是：(1)中性面：与匀强磁场磁感线垂直的平面叫中性面.线圈平面处于跟中性面重合的位置时；(a)线圈各边都不切割磁感线，即感应电流等于零；(b)磁感线垂直于该时刻的线圈平面，所以磁通量最大，磁通量的变化率为零.(c)交变电流的方向在中性面的两侧是相反的.(2)线圈平面处于跟中性面垂直的位置时，线圈平面平行于磁感线，磁通量为零，磁通量的变化率最大，感应电动势、感应电流均最大，电流方向不变.3、交变电流的变化规律：当以线圈通过中性面对为计时起点时，交变电流的函数表达式：e=E m sinωt，其中E m=2NBL v=NBωS；i=I m sinωt，其中I m=E m/R。
当以线圈通过中性面对为计时起点时，交变电流的函数表达式：e=E m sinωt，其中E m=2NBL v=NBωS；i=I m sinωt，其中I m=E m/R。
例1、矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，在线圈平面经过中性面瞬间：（）A.线圈平面与磁感线平行；B.通过线圈的磁通量最大；C.线圈中的感应电动势最大；D.线圈中感应电动势的方向突变。
例2、一矩形线圈，面积为s，匝数为N，在场强为B的匀强磁场中绕着轴oo’做匀速转动角速度为ω，磁场方向与转轴垂直，当线圈转到中性面位置开始计时，求：（1）线圈中感应电动势的最大值？写出线圈中感应电动势随时间变化的表达式？（2）若线圈中的电阻为R，则线圈中的电流的最大值为多少？写出线圈中的电流瞬时表达式。
解析：变式训练：一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电动势的最大值为311V，线圈在磁场中转动的角速度是100πrad/s。
高二物理选修3-2第五章交变电流第一节交变电流导学案
高二物理选修3-2第五章交变电流导学案第一节交变电流导学案【教学目标】1．会观察电流（或电压）的波形图，理解交变电流、直流的概念。
2．分析线圈转动一周中电动势和电流方向的变化，能对交变电流的产生有比较清楚的了解，具有运用基本原理解决新情境下问题的能力。
3．知道交变电流的变化规律及表示方法，知道交变电流的峰值、瞬时值的物理意义。
【教学重点】运用电磁感应的基本知识，配合相应的演示实验，分析交变电流的产生过程，认识交变电流的特点。
【教学难点】知道交变电流的变化规律及表示方法，知道交变电流的峰值、瞬时值的物理意义【自主学习】知识复习1．感应电流产生的条件是：2．利用定律可判断感应电流的方向，对于闭合电路一部分导体做切割磁感线的运动情况，判断感应电流的方向，利用判断更方便3．一般情况下，利用公式E= 计算感应电动势，如果导体做切割磁感线运动，则可用E=_____来计算。
知识点一：交变电流演示实验：用电压传感器（或电流传感器）演示电压、电流的波形图1．交变电流：_________和_________都随时间做周期性变化的电流。
简称交流。
2．直流：_________不随时间变化的电流。
3．大小和方向都不随时间变化的电流叫做_________电流。
例1：如图所示的的几种电流随时间变化的图线中，属于交变电流的是_______，属于正弦式交变电流的是______。
知识点二：交变电流的产生如图所示，交流发电机的示意图。
线圈的ab边连在一个金属滑环上，cd边连在另一个滑环上。
导体做的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接。
1．假定线圈沿逆时针方向匀速转动，如图从甲至丁。
考虑下面几个问题：（1）在线圈由甲转到乙的过程中，ab边中电流向哪个方向流动？（2）在线圈由丙转到丁的过程中，ab边中电流向哪个方向流动？（3）线圈转到什么位置时线圈中没有电流，转到什么位置时线圈中的电流最大?（4）大致画出通过电流表的电流随时间变化的曲线，乙图所示电流为正，反之为负。
高二物理《交变电流》学案
第五章交变电流第一节《交变电流》导学案教学目标:1、理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面及中性面的准确含义；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；4、掌握交变电流的变化图像及应用。
教学重点：交变电流产生的物理过程的分析。
教学难点：交变电流的变化规律及应用。
（一）引入新课一、交变电流：演示实验：将手摇发电机模型与两个发光二极管组成闭合电路。
当线框快课本P31速转动时，观察到什么现象? 这种大小和方向都随时间做周期性变化的电流，叫做。
方向不随时间变化的电流称为__ ____，大小和方向都不随时间变化的电流称为_ ．二、交变电流的产生：上图为交流发电机示意图。
假定线圈沿逆时针方向匀速转动，从甲图至丁图，考虑回答下列问题。
1、在线圈由甲转到乙的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？2、在线圈由乙转到丙的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？3、在线圈由丙转到丁的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？4、在线圈由丁转到甲的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？5、当线圈转到什么位置时线圈中没有电流，转到什么位置时线圈中的电流最大？6、大致画出通过电流表的电流随时间的变化曲线，假设从E经过负载流向F的电流记为正方向，反之为负。
在横坐标上标出线圈到达甲、乙、丙、丁几个位置时对应的时刻。
7.中性面是指在磁场中线圈与垂直的平面，此位置穿过闭合线圈的磁通量为，磁通量的变化率为，感应电动势为。
总结:（1）（甲）（丙）中性面（线圈与磁感线垂直的平面）特点: a. 磁通量Φ最大b. E＝0，磁通量的变化率ΔΦ/Δt为零c. 当线圈转至中性面时，电流方向发生改变d. 线圈转动一周电流方向改变两次（2）（乙）（丁）感应电动势的最大值面（线圈垂直中性面）特点：a. 磁通量Φ为0b. E最大，磁通量的变化率ΔΦ/Δt最大三、交变电流的变化规律:1、线圈在__ __磁场中绕___ ____ _ _的轴匀速转动时，产生交变电流，此交变电流按正弦规律变化叫做______ _____ _____电流。
高中物理-交变电流导学案 (2)
高中物理-交变电流导学案［教学三维目标］：1．知识与技能：⑴知道交变电流是生产和生活中最常用到的电流,而正弦式电流又是最简单和最基本的交变电流。
⑵初步认识交变电流的特点与规律,能够运用电磁感应的基本知识分析其产生过程。
⑶初步理解正弦电流、中性面、瞬时值与最大值,能够运用数学图象来描述正弦式电流。
2．过程与方法⑴观察手摇发电机产生的电流（小电珠发光强弱的变化、电流表指针偏转方向的变化、二极管发光的变化）。
⑵运用电磁感应基本知识,分析一个周期内交变电流的变化规律。
⑶通过推导一个周期内交变电流的瞬时值表达式,建立正弦交变电流随时间变化的图象,知道交流电流在什么时刻达到最大值,在什么位置改变方向。
3．情感、态度与价值观感受交变电流在生活、生产中的广泛运用,激发学生学习的热情,体会数学函数与图象在物理知识上广泛运用,感受运用数学知识在推导物理规律过程中所带来的愉悦感。
［自主预习］：一、交变电流：1、交变电流：和都随时间做周期性变化的电流。
2、直流电：不随时间变化的电流。
二、交变电流的产生：1、分析教材P32上图5. 1-3,线圈在匀速转动过程中,线圈的边和边在作切割磁感线运动。
2、当线圈平面处于与匀强磁场垂直的位置时,通过线圈的磁通量最大,该位置称为面,此位置线圈两边切割磁感线的有效速度为 ,此时电路中的感应电流为。
3、当线圈平面处于与匀强磁场平行的位置时,通过线圈的磁通量Φ= ,此时线圈两边切割磁感线的有效速度为最 ,此时电路中的感应电流为最。
三、交变电流变化的规律１、请思考：⑴感应电动势的大小如何变化？即在线圈在什么位置感应电动势有最大值？在什么位置有最小值？对应的磁通量与磁通量变化快慢如何？⑵感应电动势的方向怎样改变？在什么位置电流方向发生改变？线圈旋转一周,电流方向改变次。
２、正弦式电流的函数表达式：（1）电动势瞬时值：e=（2）电流瞬时值： i=（3）电压瞬时值： u=3、如何用图象表示交变电流［教学过程］：［演示实验1］用手摇发电机连接小电珠,摇动发电机,观察小电珠的发光情况。
3.1交变电流导学案高二下学期物理人教版选择性
第三章交变电流第1节交变电流【学习目标】1.通过实验观察交变电流的方向。
2.会分析交变电流的产生过程，会推导交变电流电动势的表达式。
3.掌握什么是正弦式交变电流，会运用正弦式交变电流的瞬时值表达式(重点)。
【知识储备】问题1：产生感应电流的条件？问题2：如何判断感应电流方向？问题3：产生感应电动势的条件？问题4：感应电动势公式？问题5：二极管的特点？【课前预习】一、交变电流1．波形图：在显示屏上显示的电压(或电流)随时间变化的图像。
2．交变电流：随时间做的电流，简称交流。
3．直流：不随时间变化的电流，如电池供给的电流、日常使用的各种充电器输出的电流等。
二、交变电流的产生和变化规律1、交变电流的产生（1）产生条件：在匀强磁场中，矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。
（2）中性面：线圈在磁场中转动的过程中，线圈平面与磁场时所在的平面。
特点∶磁通量最（大或小），E感= ，I感= 。
（3）峰值面：与中性面垂直的平面∶磁通量为0，E感最大，I感最大。
峰值：表达式中的E m、U m、I m分别为电动势、电压和电流可能达到的最大值，叫作峰值。
（4）线圈每转动一周，两次经过中性面，交流电的方向改变次。
【新课引入】问题：用电压传感器先观察电池供给的电压的波形，再观察学生电源交流挡供给的电压的波形。
这两种波形有什么差异？【演示实验】手摇发电机现象： 说明： 思考1：发电机为何会产生交流电？问题：线圈转动时，哪几条边在切割磁感线？交流发电机的基本构造【自主探究】定性分析在线圈由甲转到乙的过程中，AB 边中电流向哪个方向流动？ 在线圈由丙转到丁的过程中，AB 边中电流向哪个方向流动？转到什么位置时线圈中没有电流，转到什么位置时线圈中的电流最大？【合作探究】定量计算匀强磁场B,线圈从中性面开始转动，角速度ω。
经过时间 t ，线圈转到如图所示位置，已知AB 和CD 的长度为L ，AD 和BC 的长度为d ，求线圈中的感应电动势的表达式: 经过时间t ，线框转过的角度θ= ；AB 和CD 的速度：v= ； 与磁感线垂直的速度：v ⊥= ； AB 边中的感应电动势e 1= ； 线圈中的感应电动势e=2e 1= ； 注意：S 表示线框的面积。
3.1交变电流导学案高二下学期物理人教版选择性2
3.1 交变电流（第1课时）【学习目标】1．理解交变电流、直流的概念，能区分交流、直流电2．理解交变电流的产生原理3．培养观察能力、空间想象能力以及立体图转化为平面图形的能力【重点难点】重点是交变电流产生的物理过程分析【新课引入】问题：用电压传感器先观察电池供给的电压的波形，再观察学生电源交流挡供给的电压的波形。
这两种波形有什么差异？【合作探究】【任务一】交变电流1．波形图：在显示屏上显示的电压(或电流)随______变化的图像。
2．交变电流：随时间做_____________的电流，简称交流。
3．直流：__________不随时间变化的电流，如电池供给的电流、日常使用的各种充电器输出的电流等。
练习：下列关于交变电流和直流的说法正确的是（）A．若电流大小做周期性变化，则一定是交变电流B．直流的大小可以变化，但方向不一定变化C．交变电流一定是按正弦或余弦规律变化的D．交变电流的最大特征就是电流的方向发生周期性的变化【任务二】交变电流的产生1．中性面：线圈平面与磁感线＿＿＿＿的位置，此位置各边＿＿＿＿＿＿磁感线，线圈中＿＿感应电流产生，故此时线圈所在的平面叫中性面。
【说明】线圈经过中性面时，Φ＿＿＿＿，但线圈中电动势为＿＿。
2．电动势：(1)线圈与磁场垂直时，Φ＿＿＿＿，但线圈中的电动势＿＿＿＿；(2)线圈与磁场平行时，Φ＿＿＿＿，但线圈中的电动势＿＿＿＿；3思考与讨论(1)ab和cd不断做___磁感线运动，由于磁感线方向是____的，而ab和cd的运动方向总是______ ，并且不断改变，于是线圈和外部电路就有了_______ 不断改变的感应电流(2)A.在线圈从上左转到上右的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？B.在线圈从下左转到下右的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？C.转到什么位置时线圈中没有电流，转到什么位置时线圈中电流最大？【任务三】完成教材51页图3.141.下列图像中不属于交流电的有（）A．B．C．D．2.在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，如图所示，穿过该线圈的磁通量随时间按正弦规律变化。
人教版高二物理选修3-2：5.1《交变电流》导学案设计(word无答案)
第五章 第1节《交变电流》导学案班级： 组别： 组名： 姓名： 【学习目标】 1．理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面。
2．交变电流产生的物理过程的分析，掌握交变电流的变化规律及表示方法。
（重点）3．理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义。
4．交变电流的变化规律及应用。
（难点）【学法指导】演示法、分析法、归纳法。
【知识链接】1、法拉第电磁感应定律的数学表达式是： ；导体在磁场中切割磁感线产生的电动势表达式是： 。
（速度方向与磁场方向夹角为θ）。
2、右手定则：伸开 ，使拇指与其余四个手指 ，并且都与手掌在 ；让 从掌心进入，并且使拇指指向导线 的方向，这时四指所指的方向就是 。
3、楞次定律：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总是要 。
4、闭合电路欧姆定律表达式是 。
【使用说明】1.请同学们阅读书31面～33面，将重点内容标注下划线，学习困惑处标注“？”。
2.将预习中遇到的疑难点问题标识出来在展示课堂上小组讨论、质疑。
【学习过程】一、交变电流1、演示单相交流发电机，引导学生首先观察它的主要构造。
演示：用手摇发电机模型与两个发光颜色不同并联二极管组成闭合电路。
当线框匀速转动时。
观察到的现象是 。
此现象说明 。
2、什么叫交变电流？ 。
什么叫直流？ 。
二、交变电流的产生仔细观察右图，回答下列问题：1、当abcd 线圈在磁场中绕OO ′轴转动时，切割磁感线的是 、 边。
2、当ab 边向右、cd 边向左运动时，线圈中感应电流的方向是 ；当ab 边向左、cd 边向右运动时，线圈中感应电流的方向是 （填a b c d a a d c b a →→→→→→→→,）。
3、如下图所示是交流发电机的示意图，认真阅读课本，分析下图回答下列问题。
假定线圈沿逆时针方向匀速转动，一批等级 二批等级O 'O 图甲 )('o o • (c)θ图乙(d) ⑴ 在图甲、乙、丙、丁、戊状态中用黑笔画出磁场方向，AB 、CD 边的瞬时速度方向。
高中物理5.1交变电流导学案新人教版选修3_2
第五章交变电流第一节交变电流【学习目标】1、知道什么是交变流电，并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及中性面的准确含义；4、知道几种常见的交变电流。
如正弦式交变电流、锯齿形交变电流、矩形脉冲电流。
5、掌握描述物理量的三种基本方法（文字法、公式法、图象法）。
【重点、难点】重点：1、交变电流产生的物理过程的分析.2、交变电流的变化规律的图象描述。
难点：１、交变电流的变化规律及应用.２、图象与实际发动机转动时的一一对应关系的理解。
预习案【自主学习】1．强弱和方向都不随时间改变的电流叫做________电流，简称________；强弱和方向都随时间作周期性变化的电流叫做________电流，简称交流。
2．交变电流是由________发电机产生的．当线圈在________磁场中绕________________的轴匀速转动时，产生交变电流．线圈平面跟磁感线________时，线圈所处的这个位置叫做中性面，线圈平面每经过一次中性面，线圈中感应电流的方向就____________。
3．交流发电机的线圈在磁场中匀速转动，感应电动势e的变化规律为____________。
若把线圈和电阻R′连成闭合电路，设总电阻为R，则电路中电流的瞬时值i＝________________，电阻R′上的电压瞬时值u＝________________.4．家庭电路中的交变电流是________电流，它是一种最________、最________的交变电流。
5．(双选)右图所示的4种电流随时间变化的图中，属于交变电流的有( )6．下列各图中，哪些情况线圈中不能产生交流电( )7．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，下列说法中正确的是( ) A．在中性面时，通过线圈的磁通量最大B．在中性面时，感应电动势最大C．穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势也为零D．穿过线圈的磁通量为零时，磁通量的变化率也为零【学始于疑】探究案【合作探究一】交变电流的产生问题1：一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，当线圈通过中性面时( )A．线圈平面与磁感线方向平行B．通过线圈的磁通量达到最大值C．通过线圈的磁通量变化率达到最大值D．线圈中的电动势达到最大值问题2：如图1所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，正确的说法是( )图1A．线圈每转动一周，指针左右摆动两次B．图示位置为中性面，线圈中无感应电流C．图示位置ab边的感应电流方向为a→bD．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零归纳总结【合作探究二】用函数表达式描述交变电流问题1：闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，转速为240 r/min ，若线圈平面转至与磁场方向平行时的电动势为 2 V ，则从中性面开始计时，所产生的交流电动势的表达式为e ＝________ V ，电动势的峰值为________ V ，从中性面起经148s ，交流电动势的大小为________ V.问题2：有一个10匝正方形线框，边长为20 cm ，线框总电阻为1 Ω，线框绕OO ′轴以10π rad/s 的角速度匀速转动，如图2所示，垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5 T ．问：(1)该线框产生的交变电流电动势最大值、电流最大值分别是多少？(2)线框从图示位置转过60°时，感应电动势的瞬时值是多大？(3)写出感应电动势随时间变化的表达式。
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《交变电流》导学案
荆州市北门中学 杨维平
班级：____________ 组别：____________ 组名：____________ 姓名：____________ 【学习目标】
⒈知道正弦交流电的产生原理，知道中性面及其特点。
⒉学会推导正弦交流电的瞬时值表达式，能计算正弦交流电的最大值。
【重点难点】
正弦交流电的产生原理分析及正弦交流电的瞬时值表达式推导。
【学法指导】
先运用《电磁感应》的知识定性分析课本中图5.1-3所示的四个画面，找到中性面，分析其特点和交流电的变化规律，再进一步推导正弦式交流电的瞬时值表达式和最大值计算式。
【知识链接】 电磁感应的相关知识 【学习过程】
知识点一：交变电流的产生
问题1：什么是交流？什么叫直流？通过发光二极管体验交流电电流的周期性变化。
（请大家理解课本中图5.1-3交流发电机的示意图，尝试解答以下问题） 问题2：矩形线框转动时，哪些边会产生电动势？
问题3：为了便于分析，请你以AB 边为对象将这四个立体图改画成正对面观察的平面图，并标出速度方向和电流方向。
问题4：在线圈从甲位置到丙位置的过程中，AB 边中的电流向哪个方向流动？在线圈从丙位置到甲位置的过程中，AB 边中的电流向哪个方向流动？
甲图乙图丙图丁图
问题5：当线圈转到什么位置时没有电流，线圈平面与磁场方向关系怎样？什么叫中性面？线圈平面在中性面的位置时，穿过线圈平面的磁通量有何特点？请总结中性面的特点。
问题6：当线圈转到什么位置时，线圈中的电流最大？此时穿过线圈的磁通量有何特点？
问题7：将上述问题总结后填到下列表格中
特殊位置甲乙丙丁
磁感应强度B与
线圈面积S的关系
磁通量的大小
电流的方向
（字母表示）
感应电动势的大小
结论：当线圈在时感应电动势和电流为零，最大；在时感应电动势和电流最大，为0；线圈转动一周，感应电流方向改变次。
知识点二：交变电流的图像和变化规律
问题1：在图5.1-3中乙位置时，令磁感应强度为B，
AB边长为L1，BC边长为L2，匀速转动的角速度为 ，
试求：此时线框切割磁感线产生的电动势的值
m
E。
（在
图中标出此时的电流方向）
问题2：若从甲位置开始计时，经过时间t，线圈平面与中性面间的夹角为，在图中标出这个角度。
试求：此时线框中感应电动势e的表达式。
A(B)D(C)
中性面
问题3：从以上推导中总结交流发电机的电动势随时 间变化的规律。
什么叫峰值？
问题4：上面推导了正弦交流电电动势的瞬时值表达式，当电路中接入负载的时候，用U m 、I m 分别表示负载两端的电压和电流的峰值，请你写出负载的端电压（u ）、电流(i)的瞬时值表达式。
问题5:根据上面交流电压的表达式，画出电压随时间变化
的曲线，从E 经过电阻R 流向F 的电流记为正，反之为负，并在横轴上标出线圈到达甲、乙、丙、丁几个位置的时刻（线圈在甲图位置时开始计时）。
问题6：若开始计时，线圈是从乙位置开始转动的，则电流变化的曲线是怎样的?（在右边画出图形）
问题7：正弦交流电是一种最简单又最基本的交变电流，
课本中展示了常见的几种交变电流的波形，请记住它们的名称。
甲图为：_________________，乙图为：_________________，丙图为：_________________
小结：交流发电机产生的交流电是按_________________规律变化的，其瞬时值的表达式是正弦形式，还是余弦形式取决于________________，即：从中性面计时，是正弦形式；从中性面的垂面计时，是余弦形式。
两者本质上是一致的，我们称这种交流电为正弦交流电。
【当堂检测】
（A 级）⒈一矩形线圈，在匀强磁场中绕轴转动，线圈中的感应电动势e 随时间t 的变化规律如图所示，则：若使其瞬时值表达式为t E e m ωsin =的形式，则应从下列哪个时刻开始计时（ ）
Ａ．1t Ｂ．2t Ｃ．3t Ｄ．4t
u
t
u
t
（B 级）⒉线圈在匀强磁场中转动产生的交流电动势为t e π20sin 210=伏，则下列说法中正确的是（ ）
A ．0=t 时，线圈平面垂直于转轴 B. 0=t 时，穿过线圈的磁通量最大 C ．0=t 时，导线切割磁感线的有效速度最大 D. s t 4.0=时，e 有最大值210V
（C 级）3.发电机产生的按正弦规律变化的电动势最大值是311V ，其线圈共100匝，在匀强磁场中匀速转动的角速度为100π（rad/s ）
求（1）从中性面开始计时，写出电动势的瞬时值表达式
（2）此发电机和外电路组成闭合回路时，总电阻为100欧，求t=1/600秒时的电流
（3）求线圈中磁通量变化率的最大值
【学习反思】
世上无难事，只怕有心人，只要我们努力学习，用心观察，一定能够找到事物发展的规律！。