新人教版高中物理选修1-1交变电流 学案
高中物理选修1-1《交变电流》教案
高中物理选修1-1《交变电流》教案教学目标：1. 了解交流电路中的电压和电流波形、电阻、电感、电容在交流电路中的作用；2. 理解交流电路中的平均值、有效值和相位差的概念及其计算方法；3. 知道交流电的产生和应用。
教学重点：1. 了解交流电路中的电压和电流波形、电阻、电感、电容在交流电路中的作用；2. 知道交流电的产生和应用。
教学难点：1. 理解交流电路中的平均值、有效值和相位差的概念及其计算方法；2. 熟练掌握相位差的概念和计算方法。
教学方法：1. 讲授法；2. 示例法。
教学手段：1. 电子白板、投影仪、网络多媒体设备；2. 图示和图表。
教学过程：【教学环节一】导入1. 教师用PPT展示交流电的产生和应用的图片，引导学生谈论交流电在生活中的应用。
2. 阐述本节课学习内容和教学目标。
【教学环节二】讲授与示范1. 讲解交流电路中电压和电流波形、电阻、电感、电容在交流电路中的作用。
2. 示范计算交流电路中的平均值、有效值和相位差，讲解计算方法及其应用。
【教学环节三】练习与巩固1. 基本练习：例题指导学生运用所学知识计算实际问题。
2. 拓展练习：让学生自己查找交流电路中的实际问题，并利用所学知识尝试解决。
【教学环节四】课堂小结1. 小结本节课的内容和知识点，回答学生提出的问题。
2. 鼓励学生反思、总结并提问。
【教学环节五】作业布置1. 完成本节课的课堂笔记。
2. 计算相关题目，做好最后的复习准备。
教学评估：评估方式：开展小组讨论或个人思考，讨论或写出所学知识在实际生活中的应用。
评估标准：概念全面准确、计算正确且理解应用。
新人教版高中物理选修1-1交变电流教案1
交变电流问题提出1．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，线圈的感应电流为什么是交变电流？2．线圈转到什么位置时产生的感应电动势最大？转到什么位置时产生的感应电动势最小？3．有那些方法可以表示交变电流的变化规律？课堂探究性学习通过手摇交流发电机模型，多媒体课件，得出所要结论。
规律发现一、交变电流的定义：----------------------都随时间做周期性变化的电流。
二、交变电流的产生：1．生生方法：将一个平面线圈在匀强磁场中旋转，当线圈平面垂直于磁感线时，各边都-----------------转动，线圈中就产生了交变电流。
2．中性面：------------------------------------------------------特点：1）在--------------------时，穿过--------------------------最大,磁通量的______为零，____________为零；2）线圈转动____________，__________________经过中性面，内部的电流方向改变______________。
3．正弦交变电流的产生条件： 1）______________2)______________________________3)______________________________一、交变电流的变化规律：1．N匝面积为S的线圈以角速度ω在匀强磁场B中垂直于磁感应强度B的轴匀速转动，当从中性面开始时时有e=_________________,I=____________。
当从垂直于中性面的位置开始计时时有e=__________________,I=_________________。
2．交变电流的图像1）物理意义___________________________________________2）从_____________计时，图像为正弦曲线，从________________计时，为余弦图像。
人教版高中物理选修1-1学案：3.3交变电流
3.3 交变电流[学习目标定位] 1.了解交变电流是怎样产生的.2.定性了解交变电流的变化规律及其图象表示和主要特征物理量.3.知道交流电能通过电容器的原因，了解交流电这一特性在电子技术中的应用．知识点一、交流发电机1．发电原理：由于转子的转动使得穿过线圈的磁通量发生变化，在线圈中产生了感应电动势．2．交变电流：大小、方向随时间做周期性变化的电流，简称交流．方向不随时间变化的电流叫直流．二、正弦式电流的变化规律1．定义：电流、电压随时间按正弦函数的规律变化的交流电叫做正弦式电流．2．图象：正弦图象．3．表达式：i＝ωt ，u＝ωt，式中、分别是电流、电压的最大值，叫做交流的峰值．4．交变电流的有效值(、)(1)交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的：把交流和直流分别通过相同的电阻，如果在相同的时间里它们产生的热量相等，我们就把这个直流电压、电流的数值叫做这一交流的有效值．(2)对正弦式交变电流，其有效值和峰值之间存在着如下的关系：＝≈0.707＝≈0.707三、交流电能通过电容器电容器具有“隔直流，通交流”的特点，故在电子技术中广泛应用.知识探究一、交流发电机[问题设计]1．你是怎样区别直流电流和交变电流的？这两种电流有何根本区别？答案大小、方向随时间做周期性变化的电流叫做交变电流，各种电池供给的只沿一个方向流动的电流叫做直流．这两种电流的根本区别在于交变电流的方向随时间做周期性变化，直流电流的方向不随时间变化．2．交变电流是怎样产生的？交流发电机的结构如何？答案在实际中，交变电流是由交流发电机产生的．发电机的原理是利用磁场与线圈间的相对转动使穿过线圈的磁通量发生变化，在线圈中产生感应电动势，这一感应电动势是交变的电动势，从而与用电器形成的闭合电路中产生的电流是交变电流．各种交流发电机都是由固定不动的定子和能够连续转动的转子组成．有的发电机线圈转动，磁体不动称为旋转电枢式发电机．有的发电机线圈不动，磁体转动，称为旋转磁极式发电机．[要点提炼]1．直流电和交变电流(1)直流电：方向不随时间变化的电流，称为直流电，简称直流，用字母“”或符号“－”表示．(2)交变电流：大小、方向随时间做周期性变化的电流，称为交变电流，简称交流，用字母“”或符号“～”表示．注意电流方向随时间做周期性变化，是交流电的最主要特征，也是交流电与直流电的最主要的区别．2．交流发电机的原理当闭合线圈在磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量发生变化，因而在线圈中就产生感应电流．线圈做周期性的运动，在线圈中就产生了大小和方向随时间变化的交变电流．二、交流的变化规律[问题设计]电网供给的交流电经过降压后使灯泡发光，把示波器的两个输入端接到灯泡的两端，在荧光屏上观察到灯泡两端的电压随时间变化的曲线. 请仔细观察图线，我国电网中的交流电，它的电压、电流随时间按什么函数规律变化．答案正弦函数[要点提炼]正弦交流电1．定义：交变电流的电流、电压随时间按正弦函数的规律变化叫做正弦式交流电．2．表达式：电流i＝ωt ，电压u＝ωt.3．图象(如图1所示)图1[延伸思考]家里电灯用的是交变电流，电流在最大值和零之间不断变化，但为什么我们看不到电灯的闪烁？答案交流电的周期是0.02 s，电流每周期内两次达最大值，两次为零，所以电灯两次最亮的时间间隔仅0.01 s，比人眼的视觉暂留时间要小，所以感觉不到电灯的闪烁．另外由于电灯发光是灯丝高温炽热发光，灯丝的温度变化需要一定的时间，而电流两次最大的时间间隔很短，灯丝的温度、亮度不会有明显的变化．三、交流能够通过电容器[问题设计]按图2和图3所示电路，让同一小灯泡与电容器串联后分别接上直流电源和交流电源，观察灯泡的发光情况．图2图31．根据观察到的现象你能得出什么结论？答案交流电能够“通过”电容器，直流电不能通过电容器．电容器具有“隔直流、通交流”的作用．2．交流电是如何“通过”电容器的？它与交流电通过电阻有什么不同？答案由于交流电的电压值随时间不断变化，电容器接到交流电源两端时，如果电压升高，则电容器充电，在电路中形成充电电流．经过峰值以后，交流电压降低，电容器放电，形成放电电流．尽管电荷实际上并没有越过两极板间的介质，但从外电路看来，导线中的电荷确实在流动，所以，电容器的充电和放电表现为交流电“通过”了电容器．交流电通过电阻时确实有电荷在电阻导体中定向移动，而交流电通过电容器时电荷实际上并没有越过两极板间的介质．[要点提炼]1．电容器具有“隔直流、通交流”的作用．交流电“通过”电容器，实质上是电容器的反复充电和放电过程的表现．2．电容器在电子技术中的应用(1)滤波电容器：电容器能够把混杂在直流中的交流成分滤掉，称为滤波电容器．(2)隔直电容器：在收音机的音频放大电路中电容器能够把音频信号传到下一级，而不让直流成分通过，称为隔直电容器．四、交流的有效值[问题设计]1．我们常说“照明电路的电压是220 V，动力电路的电压是380 V”指的是交流电压的什么值？答案有效值2．正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系如何？答案＝≈0.707＝≈0.707[要点提炼]交变电流的瞬时值、最大值和有效值1．瞬时值和最大值：瞬时值是交变电流某一时刻的值，瞬时值是时间的函数，不同时刻，瞬时值不同．瞬时值中最大的叫最大值．2．有效值：交流的有效值是根据电流的热效应规定的：把交流和直流分别通过相同的电阻，如果在相等的时间里它们产生的热量相等，就把这个直流电压、电流的数值，叫该交变电流的有效值．分别用“、”表示．3．我们通常说家庭电路的电压是220 V，是指有效值．各种使用交变电流的电器设备上所标的是额定电压和额定电流的有效值，一般交流电流表和交流电压表测量的数值也都是有效值．对电容器来说，其击穿电压值应小于交流的最大值．以后提到交变电流的数值，凡没有特别说明的，都是指有效值．例题一、交流电的理解例1下图中属于交变电流的是()解析根据交变电流的定义判断，大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流．符合此定义的是B、C两图，A、D两图中只是电流的大小做周期性变化，方向未变，不符合定义．答案例2 一个按正弦函数规律变化的交变电流的i －t 图象如图4所示，根据图象可以断定()图4A ．交变电流的频率f ＝0.2B ．交变电流的有效值＝14.14 AC ．交变电流瞬时值表达式i ＝20 (0.02t) AD ．在t ＝时刻，电流的大小与其有效值相等解析 从题图中可以看出，交变电流的最大值为＝20 A ．有效值为＝＝ A ＝10 A ＝14.14 A 交变电流的周期为T ＝0.02 s ，所以f ＝＝50交变电流的瞬时值表达式为i ＝ ωt ＝ 2π＝20 (314t) A在t ＝时，交变电流的瞬时值为i ＝ t ＝ ＝＝，所以答案为B 、D 项．答案二、电容器对交流电的影响例3 如图5所示，白炽灯和电容器串联后接在交变电源的两端，当交变电源的频率增加时()图5A ．电灯变暗B ．电灯变亮C ．电灯亮度不变D ．不能确定解析 直流电不能通过电容器，而交流电能“通过”电容器，且交流电的频率越高，电流的“通过”能力也越高，所以B 选项正确．答案 B三、交流电的有效值例4 某一电热器接在U ＝110 V 的直流电源上，每秒产生的热量为Q ；现把它改接到交流电源上，每秒产生的热量为2Q ，则该交流电压的最大值是( )A ．110 VB ．110 VC ．220 VD ．220 V解析 设电热器的电阻为R.当电热器接在U ＝110 V 的直流电源上时，Q ＝ t当电热器改接到交流电源上时，2Q ＝2m ()2U R t两式相比，得＝2U ＝220 V.故选C.答案 C。
人教版高中选修1-1物理3.3交变电流教案(6)
交变电流综合与拓展【知识网络】 1、交流电产生：交流发电机表述手段 图像、三角函数表达式瞬时值i wt I i wt I i m m sin cos ==或正弦 最大值m I 电流 表征参量 有效值I周期T 频率f 观察仪器：示波器 具 对交变电流 阻碍的器件工作原理：互感 构造理想 法拉第电磁感应定律变压器 遵循规律 感应定律：2121n n u u = 能量守恒定律：出入＝P P远程输电2、麦克斯韦电磁场理论稳定 不产生电（磁）场磁（电）场 均匀变化 稳定电（磁）场变化周期性变化 周期性变化的电（磁）场【应考指要】交流 电I I m 2=fT 1=电阻 电感：感抗 电容：容抗与交变电流f 有关图13-3-3 图13-3-1BAn nabU图13-3-2本章的核心内容是电场、电场强度、电势差、电势和电场线、等势面。
库仑定律和电荷守恒定律是电场也是电学的实验基础。
静电屏蔽和电容器是电场性质的应用。
带电粒子在电场中的运动是电场性质和力学规律的综合应用，对分析综合能力的要求较高。
高考对本章知识的考查重点是①电场性质的描述；②带电粒子在电场中的运动；③平行板电容器。
近几年高考对本章知识的考查命题频率较高且有相当难度的集中在电场力做功与电势能变化、带电粒子在电场中的运动这两个知识点上，特别在与力学知识的结合中巧妙地把电场概念、牛顿定律和功能关系等联系起来。
命题趋于综合能力考查、且结合力学的平衡问题、运动学、牛顿运动定律及交变电流等构成综合试题，考查分析问题能力、综合能力、用数学方法解决物理问题的能力。
电场问题还可与生产技术、生活实际、科学研究、前沿科技等联系起来，如静电屏蔽、尖端放电、电容式传感器、静电的防止和应用、示波管原理、静电分选等。
这些都可以成为新情景综合问题的命题素材。
【好题精析】例1 如图13-3-1所示，线框在匀强磁场中绕轴匀速转动（右上向下看是逆时针），当转到图示位置时，磁通量和感应电动势大小的变化情况是 （ ） A 、 磁通量和感应电动势都在变大 B 、 磁通量和感应电动势都在变小 C 、 磁通量在变小，感应电动势在变大 D 、 磁通量在变大，感应电动势在变小例2如图13-3-2所示，理想变压器的原副线圈匝数比 为4：1，原线圈回路中的电阻A 与副线圈回路中的负 载电阻B 的阻值相等，a 、b 端加一交流电压后，两电 阻消耗的功率之比P A ：P B =_______，两电阻两端的电压 之比U A ：U B =_______例3、如图13-3-3在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在图示变压器的左右两个臂上，当通以交流电时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂，已知线圈1、2的匝数比为2：1，在不接负载的情况下 （ ）A 、 当线圈1输入电压220V 时，线圈2输出电压为110VB 、 当线圈1输入电压220V 时，线圈2输出电压为55VC 、 当线圈2输入电压110V 时，线圈2输出电压为220VD 、 当线圈2输入电压110V 时，线圈2输出电压为110V 例4、交流发电机向理想变压器提供u=2202sinl00πt mV 的交变电压，升压变压器原、副线圈匝数之比为1：10，远距离输电导线总电阻尺为10Ω，输送电功率为10kW ， 求输电导线上损失的功率例5 某发电厂通过两条输电线向远处的用电设备供电，当发电厂输出的功率为P 0时，额定电压为U 的用电设备消耗的功率为P 1，若发电厂用一台升压变压器T 1先把电压升高，仍通过原来的输电线供电，到达用电设备所在地，再通过一台降压变压器T 2把电压降到用电设备的额定电压，供用电设备使用，如图所示，这样改动后，当发电厂输出的功率仍为P 0，用电设备可获得的功率增加至P 2。
人教版高中选修1-1物理3.3交变电流教案(1)
交流电的产生及变化规律基础知识 一．交流电大小和方向都随时间作周期性变化的电流，叫做交变电流。
其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式电流，正弦式电流产生于在匀强电场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈里，线圈每转动一周，感应电流的方向改变两次。
二．正弦交流电的变化规律线框在匀强磁场中匀速转动． 1．当从图12—2即中性面．．．位置开始在匀强磁场中匀速转动时，线圈中产生的感应电动势随时间而变的函数是正弦函数：即 e=εm sin ωt ， i ＝I m sin ωtωt 是从该位置经t 时间线框转过的角度；ωt 也是线速度V 与磁感应强度B 的夹角；。
是线框面与中性面的夹角2．当从图位置开始计时：则：e=εm cos ωt ， i ＝I m cos ωtωt 是线框在时间t 转过的角度；是线框与磁感应强度B 的夹角；此时V 、B 间夹角为（π/2一ωt ）． 3．对于单匝矩形线圈来说E m =2Blv =BS ω； 对于n 匝面积为S 的线圈来说E m =nBS ω。
对于总电阻为R 的闭合电路来说I m =mE R三．几个物理量1．中性面：如图所示的位置为中性面，对它进行以下说明： （1）此位置过线框的磁通量最多．（2）此位置磁通量的变化率为零．所以 e=εm sin ωt=0， i ＝I m sin ωt=0 （3）此位置是电流方向发生变化的位置，具体对应图中的t 2，t 4时刻，因而交流电完成一次全变化中线框两次过中性面，电流的方向改变两次，频率为50Hz 的交流电每秒方向改变100次． 2．交流电的最大值：εm ＝B ωS 当为N 匝时εm ＝NB ωS（1）ω是匀速转动的角速度，其单位一定为弧度／秒，nad/s （注意rad 是radian 的缩写，round/s 为每秒转数，单词round 是圆，回合）．（2）最大值对应的位置与中性面垂直，即线框面与磁感应强度B 在同一直线上． （3）最大值对应图中的t 1、t 2时刻，每周中出现两次．3．瞬时值e=εm sin ωt ， i ＝I m sin ωt 代入时间即可求出．不过写瞬时值时，不要忘记写单位，如εm =2202V ，ω=100π，则e=2202sin100πtV ，不可忘记写伏，电流同样如此．4．有效值：为了度量交流电做功情况人们引入有效值，它是根据电流的热效应而定的．就是分别用交流电，直流电通过相同阻值的电阻，在相同时间内产生的热量相同，则直流电的值为交流电的有效值．（1）有效值跟最大值的关系εm =2U 有效，I m =2I 有效（2）伏特表与安培表读数为有效值．（3）用电器铭牌上标明的电压、电流值是指有效值． 5．周期与频率：交流电完成一次全变化的时间为周期；每秒钟完成全变化的次数叫交流电的频率．单位1/秒为赫兹（Hz ）． 规律方法一、关于交流电的变化规律【例1】如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0．5T ，边长L=10cm 的正方形线圈abcd 共100匝，线圈电阻r ＝1Ω，线圈绕垂直与磁感线的对称轴OO /匀速转动，角速度为ω＝2πrad ／s ，外电路电阻R ＝4Ω，求：（1）转动过程中感应电动势的最大值．（2）由图示位置（线圈平面与磁感线平行）转过600时的即时感应电动势．（3）由图示位置转过600角时的过程中产生的平均感应电动势． （4）交流电电表的示数． （5）转动一周外力做的功． （6）61周期内通过R 的电量为多少？ 解析：（1）感应电动势的最大值，εm ＝NB ωS ＝100×0．5×0．12×2πV=3．14V （2）转过600时的瞬时感应电动势：e ＝εm cos600=3．14×0．5 V ＝1．57 V （3）通过600角过程中产生的平均感应电动势：ε=N ΔΦ/Δt=2．6V（4）电压表示数为外电路电压的有效值： U=r R +ε·R ＝2143⋅×54=1．78 V（5）转动一周所做的功等于电流产生的热量 W ＝Q ＝（2mε）2（R十r ）·T ＝0．99J（6）61周期内通过电阻R 的电量Q ＝I ·61T ＝R ε61T ＝()6/60sin 0r R T NBS +＝0．0866 C【例2】磁铁在电器中有广泛的应用，如发电机，如图所示。
高中物理人教版选修1-1第三单元第3课交变电流教学设计
高中物理人教版选修1-1第三单元第3课交变电流教学设计【名师授课教案】1教学目标1.知识与技能(1)了解交变电流的产生过程;(2)定性了解交流的变化规律及其图象表示和主要特征物理量;(3)知道交流能通过电容器的原因,了解交流电这一特性在电子技术中的应用。
2.过程与方法(1)学会观察实验,分析图象,由感性认识到理性认识的思维方式;(2)通过师生互动与多媒体辅助教学,引导学生思考交流发电机原理。
3.情感态度与价值观(1)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;(2)通过对描述交变电流的物理量的学习,体会描述复杂事物的复杂性,树立科学、严谨的学习和认识事物的态度;(3)联系日常生活中的交变电流知识,培养学生将物理知识应用于生活和生产实际的意识,鼓励学生勇于探究与日常生活有关的物理学问题。
2新设计(1)鉴于本节内容的综合性、丰富性和应用的广泛性,同时考虑学生的可接受性,本节内容宜分四部分来处理:一是从交流发电机与示波器等实验的演示,让学生感性地认识交流的特点;二是让学生在已有的图象知识的基础上学会用图象法表示交变电流的变化规律;三是交流电能通过电容器的原因;四是对交流电有效值的定义及简单计算。
本教学设计重点放在第一、二、四部分内容,第三部分只是简要讲述。
(2)适当调整教材的编排顺序,把交流电的有效值提前到交变电流的主要特征物理量之后来讲,使得整节课更有整体性和逻辑性。
(3)充分地挖掘教材以外的资源:有机地融入了演示实验和多媒体辅助教学,使得问题更加直观,帮助学生对知识的理解和应用。
如在讲述交流电的产生以及交流如何能够通过电容器时,教材是以文字和图片来阐明的,显得抽象。
本教学设计适当运用flash动画,把问题具体化,直观化。
3新设计。
新人教版高中物理选修1-1《交变电流》优秀教案(重点资料).doc
高二物理学案10（必修班）三、交变电流一、知识梳理一、交流发电机1、各种发电机都是有固定不动的“定子”和能够连续转动的“转子”组成.2、大小和方向随时间做周期性变化的的电流叫做交变电流，简称交流。
3、各种电池供给的电流只沿一个方向流动，叫做直流.二、交流的变化规律1、由电网供给的交变电流的数学表达式：电流i＝I m sinwt，电压u＝U m sinwt，式中I m、U m分别是电流、电压的最大值，叫做交流的峰值。
2、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（s）。
3、叫做交流的频率，频率通常用f表示，它的单位是，简称，符号是 .4、频率和周期的关系：或 .5、我国使用的交变电流的频率是 Hz，则周期为 s.三、交流能够通过电容器1、交流电能够通过电容器，所以电容器在交流电路中能起到“”的作用.2、电容器能够“、”，这一点在电子技术中有重要应用.四、交流的有效值1、交流的有效值是根据规定的：把交流和直流分别通过相同的电阻，如果在相等的时间里它们产生的热量相等，我们就把这个直流电压、电流的数值称做交流电压、电流的有效值。
2、按正弦规律变化的交流，它的有效值和峰值之间的确定关系：、 .（用I e、U e、I m、U m分别表示交流电压、电流的有效值和峰值）二、例题分析例1、一个电热器接在220V交流电路上，发热功率为1Kw，如果把它接在直流电路中，使其功率也是1kW，直流电路的电压必须是 V；一个电容器接在交流电路上，击穿与否，取决于交流电压的瞬时值是否超过电容器的耐压，连接在220V交流电源两端的电容器要能正常工作，其耐压必须大于 V.例2、如图所示为矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的正弦交变电流随时间变化的图像，由图可知：电流的最大值为A；有效值为A；交流的周期为 s；频率为Hz三、课后练习1、频率为50Hz的正弦电流对人体的安全电压有效值不能超过36V，这个交流电压的周期s，峰值是 V.2、频率为50Hz的交流电流，其方向每秒改变的次数和一个周期内达到最大值的次数是（）A．25次、1次 B．50次、1次C．100次、2次 D．200次、2次3、家庭照明用电的交变电压是220V，这“220V是指（）A．交流电电压的瞬时值 B．交流电电压的最大值C．交流电电压的平均值 D．交流电电压的有效值4、有一正弦交变电流的瞬时值表达式为，那么它的电流有314i tA效值是（）A．10A B．A C．314A D．50A【选做题】对电容器能通交流电流的原因，下列说法中正确的是（）A．当电容器接到交流上时，因为有自由电荷通过电容器，电路中才有交变电流B．当电容器接到交流上时，电容器交替进行充电和放电，电路中才有交变电流C．在有电容器的交流电路中，没有电荷定向移动D．在有电容器的交流电路中，没有电荷通过电容器。
人教版高二物理选修1-1第3章 3.3交变电流 学案设计
交变电流_学案一、教学目标（1）使学生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。
二、教学过程：新课导入：知识导读：19世纪初，蒸汽机改变了自古以来依靠人力、畜力的生产形态。
蒸汽动力推动着火车和船队，加快了不同国家、不同民族的物资流通和文化交流。
大片农田变成了工厂······法拉第电磁感应定律的发现，激励着已批科学家和工程师进行机械能转变为电能的探索。
他们设想：厂房中巨型发电机发出的电也许会比蒸汽动力更加强大，它能通过导线跨越千山万水，让家家户户都用电流照明，机器、火车都由电流提供动力······到了1895年，美国利用尼亚加拉大瀑布发出了巨大的电能。
一年后，电能被传输到20英里外的布法罗市，使得全城大放光明。
现在，电能已流淌到人们生活的各个领域。
如今，人类的电气化理想已实现，电能不仅使我们的社会生活更加丰富多彩，而且已经成为支撑现代社会发展的重要支柱。
今天我们开始学习交变电流，交变电流是电磁感应现象的进一步延伸。
新课教学：（一）演示：探究手摇交流发电机输出电流的特点：实验一：用手摇交流发电机对小灯泡供电现象：小灯泡一闪一闪地发光结论：电流的大小是周期变化的实验二：用手摇交流发电机对并联的反向的发光二极管供电现象：两个发光二极管轮流发光结论：电流的方向是周期变化的小结：手摇交流发电机的输出电流的大小和方向都随时间做周期性的变化。
大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫交变电流，简称交流（AC）方向不随时间变化的电流称为直流（DC）大小、方向均不随时间变化的电流叫恒定电流。
（二）探究交变电流的产生原理：交流发电机的构造：哪些边切割磁感线？（ab和cd）问题讨论：（1）在转动过程中，哪个位置线圈中没有电流，哪个位置线圈中电流最大？物理学中把线圈平面垂直与磁感线的位置成为中性面。
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交变电流 学案
【典型例题】
【例1】一个电阻接在10V 的直流电源上，它的发热功率是P ，当接到电压为tV u ωsin 10=的交流电源上，它的发热功率是（ ）
A 、P 25.0
B 、P 5.0
C 、P
D 、P 2
【解析】计算交流的发热功率，必须用有效值，即
R
U R U P m 22)2/(/=='有效R 2/102=，而R R U P /1022==直，所以，2/P P ='，故B 答案正确。
【例2】图3是某交流发电机产生的交变电流的图像，根据图像可以判定（ ）
A 、此交变电流的周期为0.1s
B 、此交变电流的频率为5Hz
C 、将标有“12V 、3W ”的灯泡接在此交变电流上，灯泡可以正常发光
D 、与图像上a 点对应的时刻发电机中的线圈刚好转至
中性面
【解析】由正弦函数图象可以得知，线框是由中性面开
始转动的，所以D 答案错。
此图告诉我们，交变电流的
周期是0.2s ，频率Hz T f 52.011===，即A 错B 对。
12V 、3W 灯泡中12V 是有效值，图12V 为最大值，2m
U U =有效，通过以上分析，
只有答案B 正确。
【例3】如图所示为某正弦式电流的图象，求其峰值，周期和角频率，并写出该电流的瞬时值表达式
【解析】从图中可看出交流的周期T 为s 02.0
在8/0025.0T s t ==时，电流为A 14.14，而8
/T t =时线圈从中性面转过的角度为︒45。
由电流公
式t I i m ωsin =，得：︒=45sin 14.14m I
∴ )(2045sin /14.14A I m =︒=，而)/(31410002.0/2/2s rad T ====πππω
故此电流的瞬时值表达式为：tA i 314sin 20=
【基础练习】
一、选择题
1、电流方向每秒改变50次的交变电流，它的周期和频率分别是 （ ）
A 、0.04s,25Hz
B 、0.08s,25Hz
C 、0.04s,50Hz
D 、0.08s,50Hz
2、如图所示，正弦式交变电压U 的最大值为311V ，负载电阻R=440
Ω，若不考虑电表内阻对电路的影响，则交流电压表和电流表的
读数分别为 （ ）
A 、311V ，0.707A
B 、220V,0.5A
C 、3112V,0.7072A
D 、220V,0.707A
3、两只阻值相同的电阻分别通以正
弦式交变电流和方形交变电流，如
图所示，若它们的电流最大值相等，
则两只电阻产生的热功率之比为
（ ）
A 、1∶4
B 、1∶2
C 、1∶1
D 、2∶1
4、边长为a 的正方形线框，其电阻为R ，在磁感应强度为B 的匀
强磁场中绕OO`轴匀速转动，如图所示，每秒转数为n ，当线圈
平面平行于磁感线时开始计时（ ）
A 、线框中产生的感应电动势的瞬时值为2πBa2ncos （2πnt ）
B 、线框中产生的感应电动势的最大值为πBa2n
C 、线框中产生的感应电流的有效值为2πBa2n /R
D 、线框中感应电流的周期为1/n
5、一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电流瞬时值表达式为：tA i π100sin 210=，则（ ）
A 、此交流的频率为50Hz
B 、此交流的峰值为10A
C 、用交流电流表测此电流，示数为10A
D 、用交流电流表测此电流，示数为14.1A
6、一个矩形线圈匝数为100匝，线圈面积为202.0m ，在T B 5.0=的匀强磁场中以s rad /314=ω的角速度绕垂直于磁感线的轴匀速转动，开始时，线圈平面与磁感线平行，则（ ）
A 、电动势的有效值为V 2157
B 、s t 02.0=时的电动势V e 314
= C 、s t 01.0=时，电动势V e 314
= D 、s t 01.0=时，电动势为零
二、填空题
7、某线圈在匀强磁场中转动所产生的电动势变化规律为e=εm sin ωt ，保持其它条件不变，使该线圈的转速和匝数同时增加一倍，则此时所产生的电动势的瞬时表达式 。
8、一正弦式电流u ＝102sin314t ，其有效值为______，频率为______，接上R=10Ω电阻后，一周期内产生的热量为______。
9、如图所示，在第一个周期时间内，线圈转到中性面的时刻为______末，此时穿过线圈的磁通量______（填最大，最小或零．下
同），流过线圈的电流为______．在0.02s 末时
刻，线圈在磁场中的位置是_____________．
三、计算题
10、一台发电机产生的按正弦规律变化的电动势的峰值为400V ，线圈匀速转动的角速度为314rad/s ，今将该发电机与只含电阻的负载组成的闭合电路的总电阻为
11、边长为a的正方形线圈在磁感强度为B的匀强磁场中，以一条边为轴匀速转动，角速度为ω，转动轴与磁场方向垂直，若线圈电阻为R，则从
图中所示线圈平面与磁场方向平行的位置转过90°角的过程
中，在线圈中产生的热量是多少？
12、交流发电机电枢电阻为2欧，感应电动势瞬时值表达式为
e=389sin100πt（V），给电阻R=8Ω的用电器供电，则
（1）通过用电器的电流为多少？
（2）电源输出功率和发电总功率为多少？
（3）发电机输出端电压为多少？
【能力提升】
1、一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面的固定轴转动，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、t1时刻通过线圈的磁通量为零
B、t2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的绝对值最大
D、每当e变换方向时，通过线圈的磁通量绝对值最小
2、将一根电阻丝接到100V直流电源上，在1min内产生的热量为Q，若将此电阻丝接到某一正弦式交流电源上，则在2min内产生的热量也为Q，那么该交流电压的最大值为（）
A、50V B C、100V D、100
V2
3、一矩形线圈，绕与匀强磁场垂直的中心轴OO′按顺时针方向旋转．引出线的两端与互相绝缘的半圆铜环连接，两个半圆环分别与固定电刷A、B滑动接触，电刷间接有电阻，如图所示，在线圈转动过程中，通过电阻的电
流( )
Ａ、大小和方向都不断变化．
Ｂ、大小和方向都不变．
Ｃ、大小不断变化，方向
Ｄ、大小不断变化，方向从
4、一交变电流的电压瞬时值表达式为u=311sin314tV，则：
（1）该交变电流的电压有效值为 V，频率为 Hz，周期为 s。
（2）将该交变电流的电压加在电阻R=20Ω的两端，通过电阻R的电流瞬时值表达式为
i= A
5、边长为a的正方形线框，其电阻为R，在磁感强度为B的匀强磁场中绕OO′轴匀速转动，如图18－7所示，每秒转数为n，当线圈平面平行于磁感线时开始计时，线框中产生的感应电动势瞬时值为？
参考答案
基础练习
1、A
2、B
3、B
4、AD
5、AC
6、AB
7、e=4εm sin2ωt
8、10V ，50Hz ，0.2J
9、0或0.04s ，最大，0，与中性面垂直
10、W tA i 40314sin 2.0，
= 11、R a B 442ωπ
12、（1）27.5A （2）6050W 7562.5W （3）220V 能力提高
1、C
2、C
3、C
4、（1）220、50、0.02 （2）112sin314t
5、2πnBa2cos2πnt。