交变电流教案
交变电流-优质获奖教案
3.3交变电流【教学目标】一、知识与能力1、理解交变电流是怎样产生的。
2、定性了解交流的变化规律及其图像表示和主要特征物理量。
3、知道交流能通过电容器的原因，了解交流这一特性在电子技术中的应用。
4、初步了解发电机、交变电流的发明和利用对促进人类社会进步的作用，进一步体验科学、技术与社会生活之间的密切关系。
二、过程与方法1、培养学生阅读、理解及自学能力．2、培养学生将知识进行类比、迁移的能力．3、使学生理解如何建立新的物理概念而培养学生处理解决新问题能力．4、培养学生应用数学工具处理解决物理问题的能力．5、训练学生由特殊到一般的归纳、演绎思维能力．三、情感态度与价值观1、由用电器铭牌，可介绍我国近几年的经济腾飞，激发学生爱国精神和为建设祖国发奋学习的精神．2、让学生体会对称美．【重点难点】本节重点：交变电流的产生和变化规律．本节难点：表征的物理量和交流电有效值.【教法学法】教法：以指导学生实验探究为主，讲授法为辅学法：主动探究、互相协作、抽象提炼【教学准备】交流发电机、电灯、电流表、示波器、小灯泡、导线、学生电源【教学过程】一、新课引入一、交流发电机出示发电机的结构图：说明：交流发电机是由定子和转子构成，有的发电机的磁体转动，线圈不动；有的发电机的磁体转动，线圈不动。
实验结果：电灯的亮度忽明忽暗，电流表的指针忽左忽右实验结论：发电机发出的电流大小和方向都在不断变化，大小、方向随时间做周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流。
各种电池供给的电流只沿一个方向流动，叫做直流学生通过实践体验，找出其中规律二、进入新课（导出概念）二、交流的变化规律介绍认识交流电和直流电特征说明：严格的数学分析表明，电网中的交变电流，它的电流、电压随时间按正弦函数的规律变化，这样的电流称之为正弦式电流问：如何表示正弦式电流在某一时刻的电流、电压？（i = Imsinωt u=Umsinωt）说明：Im、Um分别是电流和电压的最大值，叫做交流的峰值问：频率和周期有怎样的关系？（T＝1/f）说明：我国使用的交变电流，频率是50 Hz三、问：为什么在上述实验中看不到电灯中电流大小的变化？【学生讨论、回答】演示实验：实验仪器：示波器、小灯泡、导线、学生电源实验过程：将示波器和灯泡并联接入电路中，用示波器演示加在灯泡两端的电压说明：交变电流的大小和方向在不断地变化，我们把交流完成一次周期性变化所用的时间叫做交流的周期，通常用T 表示，它的单位是秒。
(完整版)交变电流教学设计
物理学科多媒体教学设计课题：§５.１交变电流( 选修３－２)课型：探究课设计:李传亮从本节课开始，我们开始学习交变电流。
学生、教师活动设计思想与目标学生活动评价［引入新课]：将白炽灯泡点亮。
请两位同学上来观察灯丝在蹄形磁铁内外的运动情况，并告诉班级所有的同学。
用实物投影将灯丝的运动情况投影到幕上。
全体同学试图对以上现象进行解释。
从感性认识的层面接触交变电流，激发学生的学习兴趣，引起学生的思考。
其中可能会有同学提出灯丝的颤动是因为交流电的原因，要加以肯定.［进行新课］：［板书(投影）］：§5—１交变电流［演示实验(或视频）］:用两节干电池给小灯珠供电，同时用手摇发电机连接小灯珠，摇动发电机,观察两种情况下小灯珠的发光情况．（全景图和局部图)［问题]:小灯珠不闪烁与小灯珠的闪烁，说明了什么问题？［演示实验（或视频、动画）］：用电压表测干电池两极电压,同时将手摇发电机连接电压计，摇动发电机,观察两种情况下电表指针的摆动情况．［问题］：电表指针不摆动与电表指针左右摆动，说明了什么问题？［演示实验(或视频)］：手摇发电机连接两个发光二极管（说明:单向导电），摇动发电机，观擦二极管发光情况．［问题］:二极管轮流发光说明什么问题？以上三个问题均由学生观察、比较、思考与讨论后回答。
教师可适当提示与点拨。
由现象直观感受直流电与交变电流的区别.初步认识交变电流有大小和方向的变化,激发学生的学习热情，为后续的学习建立感性认识。
［实验(投影照片)］:直流电的波形与正弦式电流的波形 请学生比较两种波形的不同,由学生发言。
［板书（投影）］：一、交变电流 1．方向不随时间变化的电流称为直流 举例:电池供给小灯泡的电流 ２．交变电流:大小和方向都随时间做周期性变化的电流 举例:家庭电路中的电流．(说明交变电流是生活中常见的) 从理性认识的层面接触交变电流,激发学生的学习兴趣，引起学生对直流电与交变电流描述方式的的思考。
交变电流教案
第一节交变电流的产生教学目的：I、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：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(a) (b) (c> (d) (e)[演示2]:矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的四个过程分析：线圈be、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、ed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、ed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90°时，处于图d位置，ab、ed边的瞬时速度方向，跟线圈经过图（b）位置时的速度方向相反，产生的感应电动势方向也跟在（图b）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。
小结：线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次，因此线圈转动一周，感应电流的方向改变两次。
提出问题：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3,从中性面开始计时，经过时间 t。
《交变电流》教学设计
《交变电流》教学设计
《《交变电流》教学设计》这是优秀的教学设计文章，希望可以对您的学习工作中带来帮助！
一、教学目标
1、知识与技能
(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况下问题的能力。
(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、瞬时值及中性面的物理意义。
2、过程与方法
(1)、掌握描述物理量的三种基本方法(文字法、公式法、图象法)。
(2)培养学生空间想象能力以及将立体图转化为平面图形的能力。
(3)培养学生运用数学知识解决物理问题的能力。
3、情感、态度与价值观
通过实验观察，激发学习兴趣，培养良好的学习习惯，体会运用数学知识解决物理问题的重要性
二、教学重点：
1、中性面的特点;
2、正弦交变电流的产生原理;
3、正弦交变电流的变化规律、图象和三角函数表达式。
三、教学难点：
1、正弦交变电流的产生原理;
2、正弦交变电流的变化规律、图象和三角函数表达式。
《交变电流》教学设计这篇文章共1236字。
关于交变电流教学设计
关于交变电流教学设计导言：交变电流是电力工程中的重要内容之一，掌握交变电流的基本原理和相关实验技能对学生来说至关重要。
本文旨在探讨一种有效的交变电流教学设计，旨在帮助教师更好地引导学生理解和应用交变电流。
一、教学目标1. 掌握交变电流的定义和基本特点；2. 理解交变电流的产生机理；3. 理解交变电流的频率、幅值和相位差的概念；4. 学会计算交变电流的平均值和有效值；5. 掌握交变电路中的电容、电感和电阻的基本原理；6. 能够使用实验仪器测量交变电路中的电压和电流；7. 能够分析交变电路中的谐振现象。
二、教学内容1. 交变电流的基本概念介绍交变电流的定义、周期、频率、幅值和相位差等概念，通过具体的实例演示交变电流与直流电流的差异。
通过实验让学生直观地感受到交变电流的变化规律。
2. 交变电流的产生机理介绍交变电流的产生机理，包括电磁感应和发电机的原理。
通过实验演示如何通过电磁感应产生交变电流。
3. 交变电流的平均值和有效值介绍交变电流的平均值和有效值的概念，并提供计算方法。
通过实验测量交变电流的平均值和有效值，让学生理解其物理意义。
4. 交变电路中的基本元件介绍交变电路中常用的基本元件，如电容、电感和电阻的原理，并讲解它们在交变电路中的作用和特点。
通过实验让学生对这些元件的特性有更深入的了解。
5. 交变电路的实验测量介绍交变电路实验测量的基本原理和方法，包括测量交变电路中的电压、电流和频率等。
通过实验让学生掌握使用实验仪器进行测量的技巧。
6. 交变电路的谐振现象介绍交变电路的谐振现象，包括串联谐振和并联谐振的原理和特点。
通过实验让学生观察和分析交变电路的谐振现象，进一步巩固他们对交变电路的理解。
三、教学方法1. 前瞻式教学法：在引入新知识前，向学生提出相关问题，激发学生思考的兴趣和动力，为新知识的学习打下基础。
2. 实践教学法：通过实验、演示等形式，让学生亲自动手操作、观察现象，提高他们的实际操作能力和观察分析能力。
交变电流教案课程
交变电流教案课程第一章：交变电流的基本概念1.1 交变电流的定义1.2 交变电流的产生1.3 交变电流的表示方法1.4 交变电流的频率与周期1.5 交变电流的峰值与有效值第二章：交变电流的特性2.1 交变电流的平均值与瞬时值2.2 交变电流的相位与相位差2.3 交变电流的电阻、电抗与阻抗2.4 交变电流的功率与功率因数2.5 交变电流的频率响应与谐波第三章：交变电流的测量与测试3.1 交变电流的测量方法3.2 电流表与电压表的使用3.3 示波器的使用与波形分析3.4 交变电流的频率分析与滤波3.5 交变电流的信号发生器与信号分析第四章：交变电流的电路分析4.1 交变电流的电阻电路分析4.2 交变电流的电感电路分析4.3 交变电流的电容电路分析4.4 交变电流的RL 电路分析4.5 交变电流的RLC 电路分析第五章：交变电流的应用5.1 交变电流的电动机应用5.2 交变电流的变压器应用5.3 交变电流的电容器应用5.4 交变电流的电感器应用5.5 交变电流在现代电力系统中的应用第六章：交流电路的功率分析6.1 交流电路的瞬时功率计算6.2 交流电路的平均功率计算6.3 交流电路的无功功率与视在功率6.4 功率因数的计算与改善6.5 交流电路的效率分析第七章：交流电路的相位与相位差7.1 相位的基本概念7.2 相位差的计算与表示7.3 相位差的应用与测量7.4 相位locked loop (PLL) 原理介绍7.5 相位控制技术在电力系统中的应用第八章：交流电路的频率响应与谐波分析8.1 频率响应的基本概念8.2 谐波的产生与分类8.3 谐波分析与计算8.4 谐波滤波器的设计与应用8.5 频率响应与谐波分析在电力系统中的应用第九章：交流电路的电磁兼容性（EMC）9.1 电磁兼容性的基本概念9.2 电磁干扰（EMI）的产生与控制9.3 电磁兼容设计的原则与方法9.4 电磁兼容测试与标准9.5 电磁兼容性在电子设备中的应用第十章：交流电路的现代应用与发展趋势10.1 交流电路在可再生能源中的应用10.2 智能电网与交流电路的集成10.3 交流电路在电动汽车中的应用10.4 无线电力传输技术的发展10.5 未来交流电路技术的发展趋势与挑战重点和难点解析重点一：交变电流的基本概念解析：理解交变电流的定义、产生方式、表示方法以及频率与周期的关系是学习交变电流的基础。
1. 交变电流的产生-教科版选修2-1教案
1. 交变电流的产生-教科版选修2-1教案一、知识概述在现实生活中，我们经常用到交变电流，比如说家庭用电，电影院的投影等等。
那么交变电流是怎么产生的呢？本次教学将会深入探讨交变电流的产生原理和相关知识。
二、教学目标1.掌握交变电流的产生原理；2.理解交变电流在电路中的基本特征；3.能够通过实验和图表进行交变电流的测量、等效替代和计算。
三、教学重点难点重点1.交变电流的产生原理；2.交变电路中电压与电流的变化规律。
难点1.交变电路中电压与电流的相位关系；2.综合运用交变信号频率、振幅、相位等参数进行计算和分析。
四、教学过程1. 引入老师可以问学生「你们平时用电时，是否能听到一些嗡嗡声或观察到明暗闪烁的现象？」，引起学生对交变电流的好奇心，进而介绍本节的内容。
2. 交流电基础概念讲解1.交流电：由于导体内自由电子的定向移动产生的电流，其方向随时间而改变。
2.频率：指电流在一秒钟内重复变化的次数，单位为赫兹(Hz)。
3.周期：指交流电所需的时间来完成一个完整的正向和反向流动，单位为秒(s)。
4.有效值：指与此时值相等的直流电所产生的平均功率相同的交流电的大小，又称为“均方根值”。
5.相位：交流电中正弦波的位移量，一般用角度表示，单位为°。
3. 交变电流的产生原理1.交流电磁感应：当磁通量的大小或方向发生变化时，通过导体上的导电自由电子就会产生感应电流。
2.电磁振荡：建立在LC振荡电路的基础上，具有以固定频率振荡的特点，是许多交流电源的基础。
4. 交变电路中电压与电流变化规律1.正弦波：是描述时间与电压之间的一种关系曲线，在整个周期中，电压的大小和方向都不断变化。
2.交流电的相位关系：电压和电流的相对位移，用于表示不同的交流电源中的总体功率输出，并对这种输出进行可靠的测量。
5. 交变电流的测量和计算1.万用表：学生可亲自动手操作，使用万用表对电流、电压、电阻等物理量进行测量。
2.RC电路的等效替代：分析电路时，学生可使用RC电路进行等效替代，简化计算难度。
交变电流(教案)
交变电流【知识点一】交变电流的描述一、观察交变电流的图象1．恒定电流：强弱和方向都不随时间改变的电流，简称直流．2．交变电流：强弱和方向都随时间作周期性变化的电流，简称交流．3．波形图(1)定义：电流或电压随时间变化的图象．(2)观察方法：用示波器进行观察．4．日常生活和生产中所使用的交变电流是按正弦规律变化的交变电流．二、交变电流的产生如图所示，当线圈沿逆时针方向匀速转动时，回答下列问题：(1)线圈由甲位置转到乙位置的过程中，AB边中电流方向为从B到A，由丙位置转到丁位置的过程中，AB边中电流方向为从A到B．(2)线圈转到甲和丙位置时线圈中没有电流；转到乙和丁位置时电流最大．1．交流发电机的基本结构：线圈、磁极、滑环及电刷．2．原理：闭合导体与磁极之间做相对运动，穿过闭合导体的磁通量发生变化．三、用函数表达式描述交变电流1．函数形式：N匝面积为S的线圈以角速度ω转动，从中性面开始计时，如图所示，则e＝NBSωsin ωt．用E m表示峰值NBSω，则e＝E m sin ωt．电流i＝I m sin ωt．若线圈从磁感线与线圈平面平行的位置开始计时，上面表达式变为：e＝NBSωcos ωt，i＝I m cos ωt．2．正弦式交流电：按正弦规律变化的交变电流，简称正弦式电流．四、用图象描述交变电流1．正弦交流电的图象(1)图象图象注：表达式中E m、U m、I m分别是电动势、电压、电流的峰值，而e、u、i则是这几个量的瞬时值．(2)物理意义：描述交变电流(电动势e，电压U，电流i)随时间t(或角度ωt)变化的规律．2．其他交变电流的波形【例1】(多选)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，下列说法正确的是()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为零D[答案]BCD【例2】.如图所示为演示交流电产生的装置图，关于这个实验，正确的说法是()A ．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 边的感应电流方向由a →bD ．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零解析：选C.线圈在磁场中匀速转动时，在电路中产生周期性变化的交变电流，线圈经过中性面时电流改变方向，线圈每转动一周，有两次通过中性面，电流方向改变两次，指针左右摆动一次，故A 项错；线圈平面垂直于磁感线的位置称为中性面，显然图示位置不是中性面，所以B 项也错；线圈处于图示位置时，ab 边向右运动，由右手定则，ab 边的感应电流方向由a →b ；线圈平面与磁场方向平行时，ab 、cd 边垂直切割磁感线，线圈产生的电动势最大，磁通量为零，但磁通量的变化率最大．【例3】如图所示为演示用的手摇发电机模型，匀强磁场磁感应强度B ＝0.5 T ，线圈匝数N ＝50，每匝线圈面积为0.48 m 2，转速为150 r/min ，线圈在匀速转动过程中，从图示位置开始计时．写出交变感应电动势瞬时值的表达式．[解析] 当线圈平面经过中性面时开始计时，则线圈在时间t 内转过的角度为ωt ，于是瞬时感应电动势e ＝E m sin ωt ，其中E m ＝NBSω.由题意知N ＝50，B ＝0.5 Tω＝2π×15060rad/s ＝5π rad/s ，S ＝0.48 m 2E m ＝NBSω＝50×0.5×0.48×5π V ≈188 V 所以e ＝188sin 5πt V. [答案] e ＝188sin 5πt V【例4】如图所示，面积均为S 的线圈均绕其对称轴或中心轴在磁感应强度为B 的匀强磁场中以角速度ω匀速转动，能产生正弦交变电动势e ＝BSωsin ωt 的图是( )解析：选A.线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，且从中性面开始计时，产生的电动势e ＝BSωsin ωt ，由此判断，只有A 选项符合．【例5】(多选)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生电动势的e －t 图象如图所示，则在下列时刻，表述正确的是( )A ．t 1、t 3时刻线圈通过中性面B ．t 2、t 4时刻线圈中磁通量最大C ．t 1、t 3时刻线圈中磁通量变化率最大D ．t 2、t 4时刻线圈平面与中性面垂直[解析] 对于线圈在匀强磁场中转动的问题，要能够把图线和实物联系在一起，弄清转动过程中的两个特殊位置及其特征：通过中性面时磁通量最大，但磁通量变化率为零，产生的感应电动势也为零；通过中性面垂直的位置时磁通量为零，但磁通量变化率最大，产生的感应电动势也最大．综上所述，结合图象可以判断A 、D 正确．[答案] AD【知识点二】表征交变电流的物理量 一、交变电流的周期和频率1．周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间，用T 表示，单位是秒．2．频率：交变电流在1 s 内完成周期性变化的次数，用f 表示，单位是赫兹，符号Hz ． 3．二者关系：T ＝1f 或f ＝1T．我国民用交变电流：T ＝0.02 s ，f ＝50 Hz ，ω＝100π rad/s ，电流方向每秒改变100次．二、交变电流的峰值和有效值 1．峰值(1)定义：交变电流的电压、电流所能达到的最大数值． (2)意义：用来表示电流的强弱或电压的高低．(3)应用：电容器所能承受的电压要高于交流电压的峰值． 2．有效值(1)定义：让交变电流和恒定电流分别通过相同阻值的电阻，如果在相同时间内它们产生的热量相等，这一恒定电流的数值就是相应交变电流的有效值．(2)应用⎩⎪⎨⎪⎧交流用电设备上所标的额定电压和额定 电流交流电压表测量的数值无特别说明时提到的交变电流的数值3．关系：对于正弦交变电流，有效值I 、U 、E 与峰值I m 、U m 、E m 之间的关系是I＝0.707I m ，U0.707U m ，E0.707Em .4．几种常见电流的有效值电流图象物理含义重要关系【例1】交流电压表达式为u＝20sin 100πt V，求这个交流电压的最大值U m、周期T、频率f，并画出交变电流的u－t图象．[解析] 已知交流电压表达式u ＝U m sin ωt ，正弦符号前的系数即为最大值，即U m ＝20 V ，又知ω＝2πT＝2πf ，故T ＝2πω＝2π100πs＝0.02 s ，f ＝1T＝50 Hz.画出正弦交流电压随时间变化的图象如图所示．【例2】关于交变电流的周期和频率，下列说法中正确的是( ) A ．正弦式交变电流最大值连续出现两次的时间间隔等于周期 B ．1 s 内交变电流出现最大值的次数等于频率C ．交变电流方向变化的频率为交变电流频率的2倍D ．50 Hz 的交变电流，其周期等于0.05 s解析：选C.根据周期的定义知选项A 、B 错误．因为在一个周期的时间内，交变电流会出现正向和负向最大值各一次，但相邻两个峰值的时间间隔为半个周期．交变电流在一个周期内方向改变两次，即方向变化的频率为交变电流频率的2倍，所以选项C 正确．由T ＝1f ＝150s ＝0.02 s 知选项D 错误． 【例3】 一个小型电热器若接在输出电压为10 V 的直流电源上，消耗电功率为P ；若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为P2.如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为( )A ．5 VB ．5 2 VC ．10 VD ．10 2 V[解析] 电热器接到直流电源上，由功率表达式P ＝U 2R 可知，P ＝U 21R ＝100R .当其接到交流电源上时，有P 2＝U 22R ，则U 2＝22U 1，U 2为正弦交流电的有效值，则此交流电的最大值U m＝2U 2＝10 V ，C 正确．[答案] C【例4】 如图所示是一交变电流的i －t 图象，则该交变电流的有效值为( )A ．4 AB ． 2 2 AC ．83AD ．2303A[解析] 由i －t 图象知，该交变电流一个周期的时间为3×10－2 s ，前13周期为正弦交变电流，后23周期为恒定电流，则该电流通过一个电阻R 在1个周期内产生的热量为⎝⎛⎭⎫I m 22R ·13T＋I 2m R ·23T ＝I 2RT ，可确定有效值I ＝2303A ，故D 正确． [答案] D【例5】一个匝数为100匝，电阻为0.5 Ω的闭合线圈处于某一磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，从某时刻起穿过线圈的磁通量按图示规律变化，则线圈中产生交变电流的有效值为( )A ．5 2 AB ．2 5 AC ．6 AD ．5 A解析：选B.0～1 s 内的磁通量变化率为：K 1＝0.011Wb/s ＝0.01 Wb/s ，则感应电动势E 1＝n ΔΦΔt ＝1 V ，1～1.2 s 内的磁通量变化率为：K 2＝0.010.2 Wb/s ＝0.05 Wb/s ，则感应电动势E 2＝n ΔΦΔt ＝5 V ，对一个定值电阻，在一个周期内产生的热量：Q ＝Q 1＋Q 2＝120.5×1 J ＋520.5×0.2 J ＝12 J ，根据交流电有效值的定义：Q ＝I 2RT ，得：I ＝2 5 A ，故A 、C 、D 错误，B 正确．【例6】(多选)如图所示，有一矩形线圈，面积为S ，匝数为N ，整个线圈的电阻为r ，在磁感应强度为B 的磁场中，线圈绕OO ′轴以角速度ω匀速转动，外电阻为R ，当线圈由图示位置转过90°的过程中，下列说法中正确的是( )A ．磁通量的变化量为ΔΦ＝NBSB ．平均感应电动势为E －＝2NBSωπC ．电阻R 所产生的焦耳热为Q ＝（NBSω）22RD ．通过电阻R 的电荷量为q ＝NBSR ＋r[解析] 线圈在图示位置时磁通量Φ＝0，转过90°后磁通量Φ′＝BS ，该过程中磁通量的变化量为ΔΦ＝Φ′－Φ＝BS ，与线圈匝数无关，A 错；该过程中所用时间Δt ＝θω＝π2ω，所以平均感应电动势E －＝N ΔΦΔt＝2NBSωπ，B 对；电路中的感应电流有效值I ＝E R ＋r ＝NBSω2（R ＋r ），所以电阻R 所产生的焦耳热Q ＝I 2R Δt＝πRωN 2B 2S 24（R ＋r ）2，C 错；电路中的感应电流的平均值I －＝E －R ＋r ＝2NBSωπ（R ＋r ），所以通过电阻R 的电荷量q ＝I －·Δt ＝NBS R ＋r，D 对．[答案] BD【例7】交流发电机线圈电阻r ＝1 Ω，用电器电阻R ＝9 Ω，电压表示数为9 V ，如图所示，那么该交流发电机( )A ．电动势的峰值为10 VB ．电动势的有效值为9 VC ．交流发电机线圈通过中性面时电动势的瞬时值为10 2 VD ．交流发电机线圈自中性面转过90°的过程中的平均感应电动势为202πV解析：选D.电压表示数等于路端电压，电路中的电流为I ＝U R ＝99 A ＝1 A ，所以电动势的有效值为：E ＝I (R ＋r )＝1×(1＋9) V ＝10 V ，所以电动势的最大值为E m ＝2E ＝10 2 V ，故选项A 、B 错；线圈通过中性面时Φ最大，但ΔΦΔt ＝0，故e ＝0，选项C 错；线圈从中性面转过90°的过程中，ΔΦ＝BS ，Δt ＝T 4＝π2ω，所以E －＝n ΔΦΔt ＝2nBSωπ，由于E m ＝nBSω，所以E －＝2E m π＝202πV ，选项D 对．【例8】如图所示，在匀强磁场中有一个内阻r ＝3 Ω、面积S ＝0.02 m 2的半圆形导线框可绕OO ′轴旋转．已知匀强磁场的磁感应强度B ＝52π T ．若线框以ω＝100π rad/s 的角速度匀速转动，且通过电刷给“6 V ，12 W ”的小灯泡供电，则：(1)若从图示位置开始计时，求线框中感应电动势的瞬时值表达式．(2)从图示位置开始，线框转过90°的过程中，流过导线横截面的电荷量是多少？该电荷量与线框转动的快慢是否有关？(3)由题所给已知条件，外电路所接小灯泡能否正常发光？若不能，则小灯泡实际功率为多大？[审题指导] 明确瞬时值、峰值、平均值、有效值的适用情况和计算式是解决这类问题的前提，通过分析题意合理选择，在遇到电路问题时，欧姆定律是成立的．[解析] (1)线圈转动时产生感应电动势的最大值E m ＝BSω＝10 2 V则感应电动势的瞬时值表达式e ＝E m cos ωt ＝102cos 100πt (V)．(2)线圈转过90°过程中，产生的平均电动势 E －＝ΔΦΔt ＝2BSωπ灯泡电阻R ＝U 20P 0＝3 Ω故流过的电荷量q ＝E －R ＋r ·14T ＝BS R ＋r ＝260π C与线框转动的快慢无关． (3)线圈产生的电动势的有效值E ＝E m2＝10 V 灯泡两端电压U ＝ER ＋rR ＝5 V<6 V故灯泡不能正常发光，其实际功率P ＝U 2R ＝253 W.[答案] (1)e ＝102cos 100πt (V) (2)260π C 无关(3)不能253W 【例9】一气体放电管，当其两电极间的电压超过500 3 V 时，就放电而发光；在它发光的情况下逐渐降低电压．要降到500 2 V 时才熄灭．放电管两电极不分正负．现有一正弦交流电源，输出电压峰值为1 000 V ，频率为50 Hz.若用它给上述放电管供电，则在一小时内放电管实际发光的时间为( )A ．10分钟B ．25分钟C ．30分钟D ．35分钟解析：选B.根据题意该交流电的表达式为：e ＝E sin 2πft ＝1 000sin 100πt (V)；在前半个周期内，当t ＝T 6时，开始发光，t ＝38T 时，停止发光，发光时间为Δt ＝38T －T 6＝524T ，整个周期发光时间为：2Δt ＝512T ，故一个小时内的发光时间为：t ＝3 600T ×512T ＝1 500 s ＝25分钟，故A 、C 、D 错误，B 正确．【知识点三】 电感器对交变电流的作用、电容器对交变电流的作用一、电感器对交变电流的作用将两个规格完全相同的小灯泡，可拆变压器，滑动变阻器，双刀双掷开关，学生电源按照如图所示的电路图连接起来．(1)从可拆变压器中取出线圈接入电路，由于线圈的电感很小，可看作纯电阻电路，把开关S 先接到直流电源，调节滑动变阻器使两灯泡亮度相同．然后再将开关S 接到交流电源上，比较两个灯泡的亮度．实验现象：L 1和L 2一样亮．(2)将线圈套入可拆变压器的U 臂端，把开关S 接到直流电源，调节滑动变阻器使两灯泡亮度相同，然后再将开关S 接到交流电源，比较两个灯泡的亮度．实验现象：L 1灯较L 2灯暗一些．(3)将可拆变压器的条形铁轭放上后，把开关S 接通直流电源，调节滑动变阻器使两灯泡亮度相同，然后再将开关S接到交流电源，比较两个灯泡的亮度．实验现象：L1灯较L2灯很暗．1．电感器对恒定电流是导通的，对交变电流有阻碍作用，电感线圈的自感系数越大，阻碍作用就越大．2．感抗(1)定义：电感器对交变电流的阻碍作用的大小叫做感抗．(2)影响因素：实验表明，感抗与线圈的自感系数L和交流电的频率f有关，L、f越大，感抗也就越大．3．低频扼流圈和高频扼流圈(1)低频扼流圈：匝数多，自感系数大，线圈电阻小，这种线圈对低频交变电流有很大的阻碍作用，对直流的阻碍作用较小．作用：“通直流，阻交流”．(2)高频扼流圈：匝数少，自感系数小，这种线圈对低频交变电流的阻碍作用较小，对高频交变电流的阻碍作用较大．作用：“通直流，通低频，阻高频”．二、电容器对交变电流的作用将两个规格完全相同的小灯泡，电容器，双刀双掷开关，学生电源按照如图所示的电路图连接起来．(1)把开关S接到直流电源上，观察两灯泡的发光情况．实验现象：L1灯不亮，L2灯亮．(2)将开关S接到交流电源上，观察两灯泡的发光情况．实验现象：两灯泡亮度相同．1．电容器的特性：“隔直流、通交流”，交流电的频率越高，电容器对交变电流的阻碍作用就越小．2．容抗(1)定义：电容器对交变电流的阻碍作用的大小叫做容抗．(2)影响因素：实验表明，容抗与电容器电容的大小和交流电的频率有关，电容器电容C 越大，交流电的频率f越高，容抗越小．3．隔直电容器和高频旁路电容器(1)图甲为隔直电容器，作用是“通交流、隔直流”．(2)图乙为高频旁路电容器，作用是“通高频，阻低频”．【例1】(多选)如图所示是由交流电源供电的线路，如果交变电流的频率增大，则() A．线圈L的自感系数增大B．线圈L的感抗增大C．电路中的电流增大D．灯泡变暗[解析]通过下列表格对各项逐一分析选项解析过程结论A自感系数由线圈本身决定，与交变电流的频率无关×B交变电流频率增大时，线圈的感抗增大√C感抗增大，阻碍作用增大，电流变小×D电流变小，灯泡变暗√[【例2】(多选)关于感抗，下列说法中正确的是()A．感抗是由于电流变化时在线圈中产生了自感电动势，阻碍电流的变化B．感抗的大小与自感系数有关，与电流的频率有关C．感抗虽然对交变电流有阻碍作用，但不消耗能量D．感抗是线圈的电阻产生的解析：选ABC.感抗是线圈自身电流发生变化，产生的一种电磁感应现象，只要是电磁感应就会阻碍电流的变化，A对；感抗与自感系数和通过自身电流变化的频率有关，B对；感抗只是把电能转化为磁场能，线圈只能储存能量但不消耗能量，所以C对；感抗和电阻是两个概念，千万别弄混，D错．【例3】如图所示，白炽灯和电容器串联后接在交流电源的两端，当交流电的频率增加时()A．电容器电容增加B．电容器电容减少C．电灯变暗D．电灯变亮[解析]解答本题时可按以下流程分析：[答案]D【例4】如图所示的电路，F为一交流发电机，C为平行板电容器，为使电流表A示数增大，可行的办法是()A．使发电机的转速增大B．使发电机的转速减小C．平行板电容器间换用介电常数较小的电介质D．使电容器两板间距离增大解析：选A.发电机转速增大，交变电流频率f增大，容抗变小，电流增大，故A正确，B错误．电容器所充电介质的介电常数变小，板间距离增大，电容均变小，容抗变大，电流变小，C、D错误．【例5】如图所示，在电路两端加上正弦交流电，保持电压有效值不变，使频率增大，发现各灯的亮暗情况是：灯1变亮，灯2变暗，灯3不变，则M、N、L中所接元件可能是()A．M为电阻，N为电容器，L为电感线圈B．M为电感线圈，N为电容器，L为电阻C．M为电容器，N为电感线圈，L为电阻D．M为电阻，N为电感线圈，L为电容器[解析]本题的具体解题流程如下：[答案]C【例6】“二分频”音箱内有两个不同口径的扬声器，它们的固有频率分别处于高音、低音频段，分别称为高音扬声器和低音扬声器，音箱要将扩音机送来的含有不同频率的混合音频电流按高、低频段分离出来，送往相应的扬声器，以便使电流所携带的音频信息按原比例还原成高、低频和机械振动，如图为音箱的电路图，高、低频混合电流容器()A．甲扬声器是高音扬声器B．C2的作用是阻碍高频电流通过甲扬声器C．L1的作用是阻碍低频电流通过甲扬声器D．L2的作用是减弱乙扬声器的低频电流[解析]结合X L＝2πfL和X C＝12πfC分析．感抗对电流的阻碍作用是“通直流，阻交流”“通低频，阻高频”，容抗对电流的阻碍作用是“通交流，隔直流”“通高频，阻低频”．线圈L1的作用是让低频信号通过，阻碍高频成分，通过线圈L1的信号中还有少量的高频成分，C1的作用就是滤过少量的高频成分，让低频信号通过扬声器甲，故扬声器甲是低音扬声器，选项A、B、C错误；L2的作用是让低频信号通过，阻碍高频成分通过，减弱通过扬声器乙的低频电流，扬声器乙是高音扬声器，选项D正确．[答案]D【例7】．关于电阻、电感、电容对电流阻碍作用的说法正确的是()A．电阻对直流电和交流电的阻碍作用相同B．电感对直流电和交流电均有阻碍作用C．电容器两极板间是绝缘的，故电容支路上没有电流通过D．交变电流的频率增加时，电阻、电感、电容的变化情况相同解析：选A.电阻对直流电和交流电的阻碍作用相同，A正确；电感对直流电没有阻碍作用，对交流电有阻碍作用，B错误；通交流电时，由于电容器不断地充放电，电路中存在充电电流和放电电流，C错误；电阻的阻值与交流电的频率无关，感抗随交流电频率的增大而增大，容抗随交流电频率的增大而减小，D错误．【例8】在频率为f的交变电流电路中，如图所示，当开关S依次分别接通R、C、L 支路，这时通过各支路的电流有效值相等．若将交变电流的频率提高到2f，维持其他条件不变，则下列几种情况不正确的是()A．通过R的电流有效值不变B．通过C的电流有效值变大C．通过L的电流有效值变小D．流过R、C、L的电流有效值都不变解析：选D.交变电流的频率变大时，电阻R对交流的阻碍作用不变，电容器C对交流的阻碍作用减小，电感线圈L对交流的阻碍作用变大，故A、B、C正确，D错误．【达标检测】一、选择题1．(多选)下列各图中能产生交变电流的是( )答案CD解析A图中的转轴与磁场方向平行，B图中的转轴与纸面方向垂直，但线圈中的磁通量始终为零，线圈中无感应电流产生，故A、B错误；根据交变电流产生的条件可知，线圈绕垂直于磁感线且通过线圈平面的轴线转动，就可以产生交变电流，对线圈的形状没有特别要求，故C、D正确。
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第一节交变电流 教学设计
一、教学设计思路：
通过实验感受交流电，让学生对交流电有更感性更直观地认识，着重分析和讲解正弦式交变电流的产生和变化规律，可配合一些例题具体讲解。
二、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、瞬时值的物理含义。
三、重点、难点分析
1．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为及规律是本节教学的重点。
2．交流电的方向和大小的判断是教学中学生较难掌握的知识，在教学中应加以注意。
四、教学方法：
实验法、讲解法
五、教学用具：
示波器，学生电源，教学发电机，红绿两个发光二极管，交流发电机模具
六、教学过程设计
（一）、复习提问
[回顾]前面我们学习了电磁感应,主要研究了三个问题:感应电流的产生条件;感应电流方向的判断;感应电动势大小的计算.请同学们回顾一下感应电流方向和大小的判断方法.
[板书]方向: 楞次定律 右手定则
大小: t N
E ∆∆=φ BLv E =
问:若是导线不切割磁感线呢?(分解为垂直)
（二）、新课教学
由复习过渡到新课，并演示说明
[展示高压输电线图片]公路旁,旷野上,坚实地钢架托着,吊着粗大的金属线,仿佛从天际而来,又向天际而去……这些来自发电厂的电有什么特性?我们怎样才能利用好它? 今天我们继续学习电磁感应的应用:交变电流.
一.认识交流电
[演示实验1] 用示波器显示学生电源输出的直流电与交流电随时间的变化情况,让学生从感性上认识交流电,提出交流电的定义. 提出交流电可以转化为直流电.
[板书] 大小和方向随时间作周期性变化的电流是交变电流.
[演示实验2] 用手摇式发电机对两个并联的发光二极管供电,观察到什么现象?
答:发光二极管交替发光
问:发光二极管有什么性质?
答:单向导电性
问:二极管交替发光说明了什么?
答:说明发电机发出的电流方向在发生变化.
问:手摇式发电机为什么可以发出交流电呢?
二.交变电流的产生
原来,发电机里有两个非常重要的部件:磁铁和线圈.摇动手柄时,皮带带动线圈在磁场中转动,穿过线圈的磁通量发生变化,在线圈里面产生感应电流.这个过程可以模拟如下: [利用交流发电机模具，并在多媒体上展示线框的模拟运动]从实验效果看,线圈中的感应电流大小和方向都在变化.为了研究电流的具体变化情况,我们截取了线框转动的某些位置,来进行深入地研究.
[展示图片:甲乙丙丁四个位置]
如图所示,是线圈在磁场中每转过900时所处的位置.假设线圈逆时针匀速转动.
1、我们先来分析感应电流的大小情况.请同学们回答1,2两个问题.
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？
问题○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？
学生边思考,老师提示:题目中问的是甲到乙”过程中”感应电流的方向,我们应该用什么方法来判断呢?(楞次定律)
点人回答: 在线圈由甲转到乙的过程中，AB边中电流由B→A; 在线圈由丙转到丁的过程中，AB边中电流由A→B.由此可见,线圈中确实产生了方向在变化的电流.
2、我们再来研究感应电流的大小情况.
问题○3: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电流最大？
学生边思考，老师提示：这时要问的是感应电流的瞬时值，那么我们可以用什么方法计算感应电动势的瞬时值?(切割法)
问：线圈有四条边，当线圈转动的过程中，AD边和BC有没有切割磁感线？(没有) 问：以甲位置为例，此时AB边和CD的切割情况如何？(也没有切割磁感线)
问：那么此时刻线圈中感应电流的瞬时值是多大？请同学回答第三问的答案。
答：线圈转到甲、丙位置时线圈中没有电流；转到乙、丁位置时线圈中电流最大！
这个问题涉及到立体的四条边，为了更便于研究，我们也可以做出相对应的平面图。
请同学们正对着线圈看过去，看到的线圈平面是什么样子？
[展示平面图片]
线圈在甲,丙位置时，线圈平面和磁场垂直，线圈中感应电流为零。
这是一个特殊位置,我们把与磁场垂直的平面叫做中性面，线圈每经过中性面位置，线圈中的感应电流为零。
问题○4：大致画出通过电流表的电流随时间变化的曲线，从E经过负载流向F的电流记为正，反之为负。
在坐标上标出线圈到达甲、乙、丙、丁几个位置时对应的时刻。
提示：我们已经知道甲乙丙丁四个时刻的感应电流大小和方向情况，那么要做出电流时间图象，要用到什么办法？(描迹法)同学们猜想一下曲线是什么样子?
同学们画，大多数画直线，有少部分同学画正弦曲线。
问：那么电流随时间到底是均匀变化还是不均匀变化呢？要回答这个问题，我们需要对线圈的转动情况做更进一步地定量地探讨。
三．交流电的变化规律
[在平面图上]设AB边长L1，AD边长L2，线圈逆时针转动角速度为ω，经过时间
θ=
t ，线圈转过θ角，则tω
问：1. 此时AB边的切割情况如何?
2. 将AB边的速度如何分解?
3. AB边产生的感应电流方向如何?
4. AB边的感应电动势大小如何计算?
5. DC边呢？AB与CD边均相当于电源，那么电路中的总电动势该怎样计算?
学生演排，自己推导线圈中感应电动势的瞬时值表达式.
[板书] 对AB 边 t BS E ωωsin 211=
对CD 边 t BS E ωωsin 212=
对线圈 t BS E E E ωωsin 21=+=
若为N 匝线圈 t NBS e ωωsin =
其中 ωNBS E m = 表示电动势可能达到的最大值，叫做电动势的峰值
由以上推导，发电机的电动势按正统规律变化，所以当负载为电灯等纯电阻用电器时，负载两端的电压u 、流过的电流i ，也按正弦规律变化，即
t U u m ωsin =
t I i m ωsin =
式中m U 和m I 分别为电压和电流的峰值，而e ，u ，i 则是这几个量的瞬时值。
这种按正弦规律变化的交变电流叫做正弦式交变电流，简称正弦式电流。
[图片]介绍其它交流电
我们日常生活中也是使用的正弦式交流电，那么发电厂的发电原理与手摇式发电机相同吗？相同。
介绍实际的交流发电机组，让学生了解旋转电枢式发电机和旋转磁极式发电机。
提出问题：为什么在生产和生活中使用的大多是交变电流？交变电流和直流电各有什么优缺点？
（三）课堂小结
本堂课我们首先通过示波器，手摇示发电机感受了交流电，然后具体运用楞次定律，法拉第电磁感应定律这些基本原理，分析了线圈在磁场中转动时产生的交流电，知道了正弦式交流电的变化规律及表示方法，峰值，瞬时值的物理含义。
（四）作业与思考
完成课后练习1-5题。
（五）教学设计思路
1．交变电流对学生来说还是比较抽象的，从墙面插座孔中获得的电流与手电筒中的电流有什么不同吗？先通过示波器的波形，发光二极管交替发光的现象让学生在感性上认识交流电。
2．对于交流电的产生，用模型或多媒体动画配合讲解，采取由感性到理性，由定性到定量，逐步深入的讲述方法。
用问题链的方式引导学生分析线圈转动1周电动势和电流的变化时，按梯度设置问题，以降低学习难度。
比如在分析感应电流方向的时候，先让学生从一段过程用楞次定律整体把握，得出结论。
再让学生从两条边切割的角度用右手定则去分析感应电流的方向，更深入更细致地去考虑问题。
3．图象法形象，直观，易于被学生接受。
在教学中，先引导学生采用描点法作图，猜想交流电的变化情况，再在平面图中用法拉第电磁感应定律推导交流电的变化规律，以加深理解，符合我们认识客观事物的规律。
（六）板书：
第一节 交变电流
1、交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的电流
2、交变电流的产生：矩形线圈在匀强磁场中匀速转动
3、交变电流的变化规律
表达式： i=Imsin ωt
u=Umsin ωt 图象
二．交变电流的产生和变化规律 对AB 边 t BS E ωωsin 211=
对CD 边
t BS E ωωsin 212= 对线圈 t BS E E E ωωsin 21=+=
若为N 匝线圈 t NBS e ωωsin =
- U
其中 ωNBS E m =。