教学课题：交变电流

　　一．教学目标

　　【知识和技能】

　　1、知道正弦交流电是矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生的．知道中性面的概念．

　　2、掌握交变电流的变化规律及表示方法，理解描述正弦交流电的物理量的物理含义．

　　3、理解正弦交流电的图像，能从图像中读出所需要的物理量．

　　4、理解交变电流的瞬时值和最大值，能正确表达出正弦交流电的最大值、有效值、瞬时值．

　　5、理解交流电的有效值的概念，能用有效值做有关交流电功率的计算． 

　　【过程和方法】

　　1、掌握描述物理规律的基本方法——文字法、公式法、图像法．

　　2、培养学生观察能力、空间想象能力、立体图转化为平面图进行处理问题的能力．

　　3、培养学生运用数学知识解决处理物理问题的能力．

　　【情感、态度、价值观】

　　培养学生爱国主义精神及为富民强国认真学习的精神．

　　二．教学重点、难点

　　重点：交变电流产生的物理过程的分析及中性面的特点．

　　难点：交变电流产生的物理过程的分析． 

　　三．教学仪器

　　交流发电机模型、演示电流表

　　四．教学方法

　　讲授、演示、探究

　　五．教学过程

　　引入

　　［复习提问］

　　１．感应电动势的大小：

　　基本式： 

　　导出式： 

　　２．感应电动势的方向：

　　基本规律：楞次定律

　　导出规律：右手定则（口诀：“力左电右”）

　　［教师演示］交变电流产生的实验：模型发电机产生的电流，大小和方向在不断的变化，这种电流叫做交变电流．

　　新课

　　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

　　投影显示：矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的四个过程．

　　分析：线圈bc、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（甲图），ab、cd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90° 时（乙图），即线圈平面与磁感线平行时，ab、cd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90° 时（丙图），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（丁）位置，ab、cd边的瞬时速度方向，跟线圈经过图（乙）位置时的速度方向相反，产生的感应电动势方向也跟在（图乙）位置相反．

　　（5）再转过90° 线圈处于起始位置（戊图），与（甲）图位置相同，线圈中没有感应电动势．

　　在场强为 的匀强磁场中，矩形线圈边长为l 1、l2，逆时针绕中轴匀速转动，角速度为ω ，从中性面开始计时，经过时间t ．线圈中的感应电动势的大小如何变化呢？

　　线圈转动的线速度为 ω，转过的角度为ωt ，此时ab边线速度 以磁感线的夹角也等于ωt ，这时ab边中的感应电动势为：E=(Bl1l2ω/2)sinωt

　　同理，cd边切割磁感线的感应电动势为：E=(Bl1l2ω/2)sinωt

　　就整个线圈来看，因ab、cd边产生的感应电势方向相同，是串联，所以当线圈平面跟磁感线平行时，即 ，这时感应电动势最大值 ；Em=BSω．

　　感应电动势的瞬时表达式为： e= BSωsinωt

　　可见在匀强磁场中，匀速转动的线圈中产生的感应电动势是按正弦规律变化的．即感应电动势的大小和方向是以一定的时间间隔做周期性变化．

　　当线圈跟外电路组成闭合回路时，设整个回路的电阻为 ，则电路的感应电流的瞬时值为表达式 ．

　　感应电流瞬时值表达式为 ，这种按正弦规律变化的交变电流叫正弦式电流．