吉林省吉林市第一中学校高中物理交变电流导学案新人教版必修2

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人教版选择性必修第二册 3.1交变电流 学案

人教版选择性必修第二册 3.1交变电流 学案

2020-2021学年人教版(2019)选择性必修第二册3.1交变电流学案1、学会观察电流(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1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。

1、交变电流的产生过程的物理分析。

(重点)2、交变电流的变化规律的探究。

(重点)3、交变电流的产生原理的理解。

(难点)4、交变电流的变化规律的理解及应用。

(难点)一、交变电流1、交变电流:大小和方向随时间做周期性变化的电流叫交变电流,简称交流。

2、直流:方向不随时间变化的电流称为直流。

3、正弦式交变电流:按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流,简称正弦式电流。

二、交变电流的产生闭合线圈置于匀强磁场中,并绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。

三、交变电流的变化规律1、中性面(1)中性面:与磁感线垂直的平面。

(2)当线圈平面位于中性面时,线圈中的磁通量最大,线圈中的电流为零,且线圈平面经过中性面时,电流方向就发生改变,故线圈转动一周电流方向改变两次。

2、从中性面开始计时,线圈中产生的电动势的瞬时值表达式:e=E m sinωt,E m叫做电动势的峰值。

一、正弦式交变电流的产生1、正弦式交变电流的产生条件(1)匀强磁场。

(2)线圈匀速转动。

(3)线圈的转轴垂直于磁场方向。

2、中性面、中性面的垂面位置的特点比较中性面中性面的垂面远离中性面靠近中性面图示位置线圈平面与磁场垂直线圈平面与磁场平行线圈方向与磁场夹角变小(小于90°)线圈平面与磁场夹角变大(小于90°)磁通量最大零变小变大磁通量变化率零最大变大变小感应电动势零最大变大变小线圈边缘线速度与磁场方向夹角(夹角在90°范围内的那条边)0 90°变大变小感应电流零最大变大变小电流方向改变不变不变不变【典例一】1、矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时,产生的感应电动势最大值为50 V,那么该线圈由图示位置(线圈平面与磁场方向平行)转过30°时,线圈中的感应电动势大小为( )A.50VB.25VC.253VD.10V解题思路:线圈绕垂直于磁感线的轴匀速转动,从垂直中性面的位置开始计时,感应电动势的瞬时值为m cos e E θ=,故当30θ=°时,感应电动势的瞬时值为m 3cos3050V 253V 2e E ==⨯=°,故选C. 答案:C二、交变电流的变化规律1、从两个特殊位置开始计时的瞬时值表达式项目 从中性面位置开始计时从垂直中性面的位置开始计时磁通量m =cos cos t BS t ωωΦΦ= m =sin sin t BS t ωωΦΦ=磁通量对应图像t ωΦ-图像感应电动势 m =sin sin e E t NBS t ωωω=m =cos cos e E t NBS t ωωω=电压(外电路为纯电阻R ) m =sin sin R NBS u U t t R rωωω=+m =cos cos R NBS u U t t R rωωω=+电流m =sin sin NBS i I t t R rωωω=+ m =cos cos NBS i I t t R rωωω=+对应电动势、电压、电流—时间图像2、交变电流瞬时值表达式问题的解题程序(1)观察线圈的转动轴是否与匀强磁场磁感线垂直。

吉林省吉林市第一中学校高中物理变压器导学案新人教版必修2

吉林省吉林市第一中学校高中物理变压器导学案新人教版必修2

吉林一中物理学科导学案(交流电)(变压器)【预习案】本节课主要学习了以下内容:1变压器主要由铁芯和线圈组成。

2•变压器可改变交变电的电压和电流,利用了原副线圈的互感现象3•理想变压器:没有能量损失的变压器,是理想化模型。

有U i N i U2N2l i N_2 I7N【练习案】1. 一个正常工作的理想变压器的原副线圈中,下列的哪个物理量不一定相等()A.交流的频率B.电流的有效值C. 电功率D.磁通量变化率2. 如图所示为一理想变压器,K为单刀双掷开关,P为滑动变阻器的滑动触头,U为加在原线圈两端的电压,I i为原线圈中的电流,贝U ()A. 保持U及P的位置不变,K由a合到b时,I i将增大B. 保持U及P的位置不变,K由b合到a时,R消耗功率减小C•保持U不变,K合在a处,使P上滑,l i将增大D. 保持P的位置不变,K合在a处,若U增大,l i将增大3. 如图所示,接于理想变压器的四个灯泡规格相同,且全部正常发光,求三个线圈的匝数比n i : n :压.P输出=P输入7.如图中所示,理想变压器B 的原线圈跟副线圈的匝数比 n i : n 2=2 : 1,交流 电源电压U=220 V ,F 为熔断电流为Io =1.0 A 的保险丝,负载为一可变电阻•(1)当电阻R=100 Q 时,保险丝能否被熔断?(2)要使保险丝不被熔断,电阻 R 的阻值应不小于多少?变压器输出的电功率于它们的关系,正确的是( )A.I 2由I 1决定B.U 2与负载有关C.P 1由P 2决定D.U 1由U 决定5.用理想变压器给负载 R 供电,下F 列哪些办法可以减小变压器原线圈中的电流 A 增加原线圈的匝数 B •增加副线圈的匝数C.减小负载电阻R 的数值 D •增加负载电阻R 的数值6•如图所示,理想变压器的原、副线圈分别接有相同的白炽灯,原、副线圈的 4•理想变压器原、副线圈的电流为丨1、丨2,电压为U 、U 2,功率为P 、P 2,关 U不能超过多少? 匝数比为n i : n 2=2 : 1,电源电压为 压U B 为多少? 求B 灯两端的电8.如图理想变压器有两个副线圈,原线圈1接220V,畐I」线圈2的匝数为30匝,两端并有“ 12v、12W的灯泡L正常发光,副线圈3的输出电压为110V,两端并有电阻R,通过R的电流为0.4A,求:(1)副线圈3的匝数n a⑵原线圈1的匝数n i和通过它的电流11变压器1、B2、ABD3、3: 2: 14、C5、AD6、U7、①熔断②555&①275匝②550匝14A55。

吉林省吉林市第一中学校高中物理描述交变电流的物理量导学案新人教版必修2

吉林省吉林市第一中学校高中物理描述交变电流的物理量导学案新人教版必修2

吉林一中物理学科导学案(交流电)(描述交变电流的物理量)【预习案】1、 瞬时值它是反映不同时刻交流电的大小和方向,正弦交流瞬时值表达式为:e=E m sin ωt ,i=I m sin ωt ,应当注意必须从中性面开始。

交流电的瞬时值对我们没有多大现实意义,一般只在讨论氖管起辉问题时才涉及。

生活中用的市电电压为220V ,其最大值为,频率为50HZ ,所以其电压瞬时值的表达式为u=311sin314tV 。

2、峰值(最大值)它是瞬时值的最大者,它反映的是交流电大小的变化范围,当线圈平面跟磁感线平行时,交流电动势最大,E m =NBS ω(转轴垂直于磁感线)。

为保证电容器、晶体管等在接入交流电路后不被击穿,交流电的峰值 (最大值)不应超过这些元件的耐压值,3、有效值交流电有效值的意义是:在一个周期的时间内,交流电流i 通过R 产生的热量与恒定电流I 通过同一电阻R 产生的热量若相等,则I 称为i 的有效值。

交流电有效值的公式2mI I =2mU U = 仅适用于正弦式交流电 不是对任何交流电都适用。

在交流电中,通常说的交流电压、电流都是指交流电的有效值;交流电表的读数也是有效值;计算电功率和热量以及确定保险丝的熔断电流时,应该用有效值。

要会利用有效值的定义,结合交流电的峰值,计算某交流电的有效值。

4、平均值它是指交流电图象中图线与横轴所围成的面积值跟时间的比值.其量值,可用法拉第电磁感应定律N E =·t∆∆ϕ来求,特殊地,当线圈从中性面转过90°的过程中,有m E E π2=,计算平均值切忌用算术平均法即221E E E +=求解。

平均值不等于有效值。

对于一个确定的交流电来说,其有效值是一定的。

而平均值是由某段时间磁通量的变化量来决定,在不同的时间段里平均值是不相同的。

【练习案】1.如图1所示,一交流电的电流随时间而变化的图象。

此交流电流的有效值是( )A.545 AB.5 AC.3.52A D.3.5A图12.如图2所示为一交流电随时间变化的图象,其中电流的正值为正弦曲线的正半周,则该交变电流的有效值为 A.3.有一正弦交流电源,电压有效值U=120V,频率为f=50Hz向一霓虹灯供电,若霓虹灯的激发电压和熄灭电压均为U0=602V,试估算在一个小时内,霓虹灯发光时间有多长?为什么人眼不能感到这种忽明忽暗的现象?4.如图4所示,交流发电机转子有n匝线圈,每匝线圈所围面积为S,匀强磁场的磁感应强度为B,匀速转动的角速度为ω,线圈内电阻为r,外电路电阻为R。

交变电流的描述 学历案 高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第二册

交变电流的描述 学历案 高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第二册

《交变电流的描述》学历案(第一课时)一、学习主题本课时学习主题为“交变电流的描述”,是高中物理课程中的重要内容之一。

通过本课时的学习,学生将了解交变电流的基本概念、产生原因、描述方法及其在日常生活和工业生产中的应用。

二、学习目标1. 理解交变电流的基本概念,包括交变电流的定义、方向变化规律等。

2. 掌握交变电流的描述方法,包括正弦式交变电流的波形图、有效值等。

3. 了解交变电流的产生原理及其在日常生活和工业生产中的应用。

4. 能够运用所学知识分析简单的交变电流电路,并解决相关问题。

三、评价任务1. 概念理解评价:通过课堂提问和课后小测验,评价学生对交变电流基本概念的理解程度。

2. 知识应用评价:通过作业和课堂讨论,评价学生运用交变电流知识分析问题和解决问题的能力。

3. 学习过程评价:通过观察学生的学习态度、参与课堂活动的积极性等方面,评价学生的学习过程。

四、学习过程1. 导入新课:通过生活实例引入交变电流的概念,如家中使用的交流电等,激发学生的学习兴趣。

2. 新课学习:(1)讲解交变电流的定义、方向变化规律等基本概念。

(2)展示正弦式交变电流的波形图,讲解有效值等描述方法。

(3)分析交变电流的产生原理,介绍其在日常生活和工业生产中的应用。

3. 课堂活动:(1)分组讨论:学生分组讨论交变电流的特点及其应用,并分享观点。

(2)问题解答:教师针对学生在学习中遇到的问题进行解答。

4. 课堂小结:总结本课时的学习内容,强化学生对交变电流基本概念和描述方法的掌握。

五、检测与作业1. 课堂检测:通过课堂小测验,检测学生对交变电流基本概念的理解程度。

2. 作业布置:布置相关练习题,包括交变电流的描述、电路分析等,要求学生独立完成。

3. 作业评价:教师批改作业,评价学生运用交变电流知识分析问题和解决问题的能力。

六、学后反思1. 学生反思:学生应反思自己在学习过程中的表现,包括对交变电流基本概念的理解程度、课堂活动的参与情况等。

3.2 交变电流的描述(导学案)(高中物理人教版选择性必修第二册)

3.2 交变电流的描述(导学案)(高中物理人教版选择性必修第二册)

3.2 交变电流的描述1.理解什么是交变电流的峰值和有效值,知道它们之间的关系。

2.理解交变电流的周期、频率以及它们之间的关系。

知道我国生产和生活用电的周期(频率)的大小。

【重点】瞬时值、峰值、有效值之间的关系【难点】有效值的理解与计算【课前自主学习】一、知识前置1.正弦式交变电流(1)最大值(峰值):E m、U m、I m(2)瞬时值:u、i、e2.正弦交流电的变化规律:(从中性面开始计时)瞬时电动势e=_________________瞬时电流i=____________________瞬时电压u=___________________二、新知学习(一)周期和频率1.周期:________________________________________________,叫做交变电流的周期,用_____表示。

2.频率:________________________________________________,叫做交变电流的频率,用_____表示。

周期和频率的关系:__________我国使用的交变电流频率f=_________,周期T=_________。

3.角速度:_______________________________________________,用_____表示。

角速度与周期及频率的关系:ω=_______________(二)峰值和有效值1.峰值:_______________________________________________。

(E m、U m、I m)电容器的耐压值是指能够加在它两端的___________________,若电源电压的最大值超过耐压值,电容器可能被_________。

但是交变电流的最大值不适于表示交变电流产生的效果,在实际中通常用________表示交变电流的大小。

思考与讨论:(1)如图所示电流I=2A通过一个R=2Ω的电阻。

它是恒定电流。

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。

交变电流+教学设计 高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第二册

交变电流+教学设计 高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第二册

第1课时 3.1《交变电流》1.课时教材分析:课标要求:1、通过实验认识交变电流,知道生产生活中使用的大多是正弦式交变电流,会用图像和公式描述正弦式交变电流。

2、经历建立正弦式交变电流模型、用右手定则和法拉第电磁感应定律推理得出正弦式交变电流方向和大小的规律的过程,体会建立模型与推理分析的思维方法。

3、了解发电机是将机械能转化为电能的装置,各种发电机的区别在于机械能产生的形式不同。

对课程标准的解读为:本条目要求学生了解交变电流的产生原理和交变电流的基本特征,属于了解水平。

学生应该从交流电的产生实验中明确,交流电的产生原理是电磁感应,知道交流电是大小和方向随时间发生周期性变化的电流。

学生能够根据交流电的特征,会用函数表达式来描述交变电流。

本章内容包括交变电流的规律,变压器模型及远距离输电模型,与之前所学内容构成完整的“电磁感应及其应用”体系,有利于培养学生的科学思维。

作为本章的第一节,本节内容既是对之前学习内容的巩固提升,又是为后面交变电流的描述做前期铺垫,是学生把知识从理论层面到应用层面的过渡,有承上启下的作用。

本节课从学生采访的实例反映的社会问题入手,以此创立与本单元知识密切相关的挑战性大任务,并分解为与每一章节相对应的子任务。

在逐层探究过程中提升学生的学科素养。

2.课时学情分析:在之前的教材学习中,学生已经初步了解产生感应电流的条件、感生电动势和动生电动势公式、也会用法拉第电磁感应定律和右手定则来判定电流的方向。

但对于在实际电路中具体分析上述知识的能力尚且不足,也不能把上述知识形成体系、综合处理解决问题,因此需要教师在教学中要加以引导。

3.课时学习重点:1、直流和交流的概念。

2、对特殊位置进行进行定性分析,得到交变电流的规律。

3、通过对一般位置的推导,能定量得到电动势瞬时值的表达式。

4.课时学习难点:对一般位置定量计算电动势的表达式。

5.课时学习目标:核心知识素养:交变电流的特征和规律物理观念:通过对交变电流的认识,深化物质观念;了解发电机工作过程中的能量转化科学思维:经历建立正弦式交变电流模型、用右手定则和法拉第电磁感应定律推理正弦式交变电流方向和大小的规律的过程,体会建立模型与推理分析的思维方法科学探究:分析发电机电动势的过程中经历从特殊到一般的探究过程,并能基于结果分析模拟发电机发电图像不是正弦的原因。

新教材高中物理第三章交变电流2交变电流的描述导学案新人教版选择性必修第二册

新教材高中物理第三章交变电流2交变电流的描述导学案新人教版选择性必修第二册

2.交变电流的描述1.掌握交变电流的周期和频率的含义以及角速度、周期和频率之间的关系。

2.掌握交变电流的峰值的含义及有效值的含义和计算方法。

3.知道正弦式交变电流有效值与峰值的关系及在生活中的应用。

4.会用公式和图像描述正弦式交变电流。

5.了解电感器和电容器对交变电流的作用。

一、周期和频率1.周期:交变电流完成一次周期性变化所需的□01时间,叫作它的周期,通常用T 表示,单位是秒。

2.频率:交变电流完成周期性变化的□02次数与□03所用时间之比叫作它的频率,数值等于交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数。

频率通常用f 表示,单位是赫兹。

3.周期、频率与角速度的关系式:f =1T,ω=□042πf 。

二、峰值和有效值1.峰值:交变电流的峰值I m 或U m 可以用来表示电流的□01强弱或电压的□02高低。

2.有效值:让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的电阻,如果在交变电流的□03一个周期内它们产生的热量□04相等,而这个恒定电流的电流与电压分别为I 、U ,我们就把I 、U 叫作这一交变电流的有效值。

3.正弦式交变电流的有效值:I =□05I m2,U =□06U m2。

三、正弦式交变电流的公式和图像1.描述交变电流的物理量:交变电流的□01周期和□02频率描述电流(或电压)的变化快慢,□03峰值描述变化过程中的最大值。

2.如果要详细描述交变电流的情况可以用□04公式和□05图像两种方式,这两种描述可以全面记录和反映电流(或电压)□06每个时刻的情况。

(1)图像:以电压u 为例,如图所示。

(2)公式:以电压u 为例,如果已知一交变电流的周期T 或频率f ,又知道它的电压的有效值或峰值,那么可以对第1节中的电压u =U m sin ωt 作进一步表达,可得u =U m sin 2πTt =□072U sin 2πTt 。

判一判(1)若交变电流是由线圈在匀强磁场中匀速转动形成的,则交变电流的周期也是线圈做圆周运动的周期。

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吉林一中物理学科导学案(交流电)
(交变电流)
【预习案】
1交变电流的产生
(1)中性面:
(2) ________________________________________ 线圈处于中性面位置时,穿过线圈① _________________________________________ ,但____________ 。

(3)线圈越过中性面,线圈中I感方向要改变。

线圈转一周,感应电流方向改
变_______ 。

2 •交变电流的变化规律
设线圈平面从中性面开始转动,角速度是①。

经过时间t,线圈转过的角度是31,ab边的线速度v的方向跟磁感线方向间的夹角也等于3 t,如右图所示。

设ab 边长为L i,be边长L2,磁感应强度为B,这时ab边产生的感应电动势多大?
3.本节课主要学习了以下几个问题:
1. 矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时,线圈中产生正弦
式交变电流。

2•从中性面开始计时,感应电动势瞬时值的表达式为e=NB3 sin 3 t,感应电
动势的最大值为E=NB3。

3.中性面的特点:磁通量最大为①m,但e=0。

【练习案】
1. 一矩形线圈,绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动,线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图所示。

下面说法中正确的是( )
A. t i时刻通过线圈的磁通量为零
B. 12时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大
C. t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大
D. 每当e转换方向时,通过线圈的磁通量的绝对值都为最大
2. 一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生感应电动势,下
( )
A .当穿过线圈的磁通量最大时,感应电动势最小
B .当穿过线圈的磁通量最大时,感应电动势最大
C .当穿过线圈的磁通量是零时,感应电动势最小
D .当穿过线圈的磁通量是零时,感应电动势最大
3.
已知交变电流的瞬时值的表达式是 i =
5sin50 n t (安),从t = 0到第一次
出现最大值的时间是:(
) A . 6.25 秒 B. 1/200 秒 C. 1/150 秒 D. 1/100 秒 4 .如图1示的正弦交流电流,其流瞬时值的表达式为
__________________________ ,已知时间t = 0.0025秒时交流电电流的值为 14.14 安。

6.图3为单匝线圈面积为S 在磁感强度为B 的匀强磁场中匀速转动,感应电动势 e =£ nsin 3 t, 感应电流 i = l^sin 3 t
(1)在题中将线圈的转速提高一倍其他条件不变则电动势的表达式为(
) A . e =g nsin 3 t B. e = 2 £ nsin 31
(2)题中产生的最大感应电流为I n 要使感应电流的最大值变为21 n 可用的方法是 面说法正确的是 C . e = 2 £ ^sin2 31 D. e =£ nsin2 31
5 . 图2 1
的交流电电 表达
()
A .把磁感应强度变为2B
图3
B •把转动角速度变为2®
C •用同样的导线做成一个面积为2S的线圈
D •用同样的导线做成一个每边都是原长2倍的线圈
交变电流
1、D 2 、AD 3、D 4 、i 4sin100 t 5 、i 20sin100 t 6 、C ABD。

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