人教版 (2019)选择性必修 第二册1 交变电流导学案

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第二册1 交变电流导学案，共6页。学案主要包含了交变电流，交变电流的产生，交变电流的变化规律等内容，欢迎下载使用。

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＝Emsinωt，Em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
【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.B.C.D.
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，故当时，感应电动势的瞬时值为，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
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。
（2）从中性面开始计时，电动势按正弦规律变化；从垂直于中性面的位置开始计时，电动势按余弦规律变化。
（3）写出电动势的瞬时值表达式。
3、确定交变电流电动势的瞬时值表达式时应注意以下三个方面
（1）用确定峰值。
（2）确定角速度，若题中已知转速为n，则。
（3）确定计时起点位置，从而确定瞬时值表达式。
【典例二】2、一个闭合矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，产生的感应电流如图所示.下列判断正确的是( )
A.时刻，线圈平面处于中性面位置
B.时刻，线圈的磁通量变化率最大
C.该交变电流的频率为100 Hz
D.1 s内电流的方向变化100次
解题思路：由图像知和时，电动势为零，线圈的磁通量变化率最小且为零，线圈平面与磁场方向垂直，线圈平面处于中性面位置，A正确，B错误;由图像知该交变电流的周期，所以频率，C错误;一个周期内电流方向变化两次，1 s内电流的方向变化100次，D正确.
答案： AD
1、下列各图中不属于交变电流的是( )
A.B.C.D.
答案：A
2、如图所示，单匝闭合金属线框在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，设穿过线框的最大磁通量为，线框中产生的最大感应电动势为，从线框平面与磁场平行时刻(图示位置)开始计时，下列说法正确的是( )
A.线框转动的角速度为
B.线框中的电流方向在图示位置发生变化
C.当穿过线框的磁通量为时，线框中的感应电动势为
D.若线框的转动周期减小一半，线框中的感应电动势也减小一半
答案： A
3、单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间t的变化关系如图所示，则( )
A.在时刻，穿过线圈的磁通量最大，感应电动势也最大
B.在时刻，感应电动势最大
C.在时刻，感应电动势为零
D.在时间内，线圈中感应电动势的平均值为零
答案：BC
4、在磁感应强度为1 T的匀强磁场中有一匝数为10匝的矩形线圈，如图所示，线圈绕轴以转速匀速转动.，线圈的总电阻为，定值电阻的阻值为，从图示位置开始计时.
(1)写出t时刻整个线圈中的感应电动势e的表达式.
(2)线圈转过30°，流过R的电荷量为多少?
(3)线圈转过30°时，磁通量的变化率为多少?
答案：(1)
(2)0.025 C
(3)4.33 Wb/s
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
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
磁通量对应图像图像
感应电动势
电压（外电路为纯电阻R）
电流
对应电动势、电压、电流—时间图像