高中電流的教案
發(fā)表時間:2020-11-25交變電流的產生和變化規(guī)律。
一、知識回顧
教師:如何產生感應電流?
請運用電磁感應的知識,設計一個發(fā)電機模型.
學生設計:讓矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動.
二、新課教學:
1、交變電流的產生
演示1:出示手搖發(fā)電機模型,并連接演示電流表.
當線圈在磁場中轉動時,電流表的指針隨著線圈的轉動而擺動,線圈每轉動一周指針左右擺動一次.
表明電流強度的大小和方向都做周期性的變化,這種電流叫交流電.
2、交變電流的變化規(guī)律
投影顯示:矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動的四個過程.
分析:線圈bc、da始終在平行磁感線方向轉動,因而不產生感應電動勢,只起導線作用.
(1)線圈平面垂直于磁感線(甲圖),ab、cd邊此時速度方向與磁感線平行,線圈中沒有感應電動勢,沒有感應電流.
教師強調指出:這時線圈平面所處的位置叫中性面.
中性面的特點:線圈平面與磁感線垂直,磁通量最大,感應電動勢最小為零,感應電流為零.
(2)當線圈平面逆時針轉過時(乙圖),即線圈平面與磁感線平行時,ab、cd邊的線速度方向都跟磁感線垂直,即兩邊都垂直切割磁感線,這時感應電動勢最大,線圈中的感應電流也最大.
(3)再轉過時(丙圖),線圈又處于中性面位置,線圈中沒有感應電動勢.
(4)當線圈再轉過時,處于圖(?。┪恢?,ab、cd邊的瞬時速度方向,跟線圈經過圖(乙)位置時的速度方向相反,產生的感應電動勢方向也跟在(圖乙)位置相反.
(5)再轉過線圈處于起始位置(戊圖),與(甲)圖位置相同,線圈中沒有感應電動勢.
在場強為的勻強磁場中,矩形線圈邊長為,逆時針繞中軸勻速轉動,角速度為,從中性面開始計時,經過時間.線圈中的感應電動勢的大小如何變化呢?
線圈轉動的線速度為,轉過的角度為,此時ab邊線速度以磁感線的夾角也等于,這時ab邊中的感應電動勢為:JAB88.cOM
同理,cd邊切割磁感線的感應電動勢為:
就整個線圈來看,因ab、cd邊產生的感應電勢方向相同,是串聯(lián),所以當線圈平面跟磁感線平行時,即,這時感應電動勢最大值;
.
感應電動勢的瞬時表達式為:
可見在勻強磁場中,勻速轉動的線圈中產生的感應電動勢是按正弦規(guī)律變化的.即感應電動勢的大小和方向是以一定的時間間隔做周期性變化.
當線圈跟外電路組成閉合回路時,設整個回路的電阻為,則電路的感應電流的瞬時值為表達式.
感應電流瞬時值表達式為,這種按正弦規(guī)律變化的交變電流叫正弦式電流.
3、交流電的圖像
交流電的變化規(guī)律還可以用圖像來表示,在直角坐標系中,橫軸表示線圈平面跟中性面的夾角(或者表示線圈轉動經過的時間),縱坐標表示感應電動勢(感應電流).
4、交流發(fā)電機
(1)發(fā)電機的基本組成
①用來產生感應電動勢的線圈(叫電樞).
②用來產生磁場的磁極.
(2)發(fā)電機的基本種類
①旋轉電樞式發(fā)電機(電樞動磁極不動).
②旋轉磁極式發(fā)電機(磁極動電樞不動).
無論哪種發(fā)電機,轉動的部分叫轉子,不動的部分叫定子.
三、小結:
1、交流電的產生
強度和方向都隨時間做周期性變化的電流叫做交變電流,簡稱交流.
2、交流電的變化規(guī)律
感應電動勢的瞬時表達式為:.
感應電流瞬時值表達式:.
3、交流電的圖像
4、交流發(fā)電機
(1)發(fā)電機的基本組成:①電樞.②磁極.
(2)發(fā)電機的基本種類:①旋轉電樞式發(fā)電機.②旋轉磁極式發(fā)電機.
精選閱讀
交變電流
古人云,工欲善其事,必先利其器。教師要準備好教案為之后的教學做準備。教案可以讓學生更好的消化課堂內容,有效的提高課堂的教學效率。那么,你知道教案要怎么寫呢?下面是小編幫大家編輯的《交變電流》,相信能對大家有所幫助。
課題交變電流課型
【學習目標】
1.知道為什么電感對交變電流有阻礙作用.
2.知道用感抗來表示電感對交變電流阻礙作用的大小,知道感抗與哪些因素有關.
3.知道交變電流能通過電容,知道為什么電容器對交變電流有阻礙作用.
4.知道用容抗來表示電容對交變電流阻礙作用的大小,知道容抗與哪些因素有關.
【學習重難點】
1、重點:電感和電容對交變電流的影響
2、難點:電感和電容對交變電流的影響
【自主學習】
新課
一、感抗
1.定義:對電流阻礙作用的大小,用感抗表示.
2.感抗的成因:因為交變電流的隨時間周期性變化,這個變化的電流通過線圈時產生一個自感電動勢,自感電動勢總是阻礙的變化,故線圈對交變電流有阻礙作用,這就是感抗.
3.決定因素:感抗的實質就是由線圈的自感現象引起的,線圈的自感系數L越,自感作用就越大,因而感抗也就越大;交流的頻率f越,電流的變化率就越大,自感作用也越大,感抗也就越大.*實際上進一步研究可得出線圈的感抗XL與它的自感系數L及交變電流的頻率f間有如下的關系:
XL=2πfL
說明:通常所講的直流,常指恒定電流.恒定電流流過電感線圈,電流沒有變化,因而就不產生自感現象.因此,電感線圈對恒定電流而言無所謂感抗.
二、低頻扼流圈和高頻扼流圈
1.低頻扼流圈:自感系數的線圈(約幾十亨),線圈電阻較,對直流的阻礙作用較小,這種線圈可以“通,阻”。
2.高頻扼流圈:自感系數較小的線圈(約幾個毫亨),對低頻交變電流的阻礙作用較而對高頻交變電流的阻礙作用很,可以用來“通,阻”。
三、交變電流能夠“通過”電容器.
(1)電流實際上并沒有通過電容器,也就是說,自由電荷定向移動,不會從一個極板經極板間的電介質到達另一個極板.
(2)電容器“通交流”,只不過是在交變電壓的作用下,當電源電壓升高時,電容器,電荷向電容器的極板上集聚,形成;當電源電壓降低時,電容器,電荷從電容器的極板上放出,形成.電容器交替進行充電和放電,電路中就有了電流,表現為交流“通過”了電容器.
四、容抗
1.定義:對交流的阻礙作用的大小,用容抗來表示.
2.成因:電容器接入交流電路中后,極板上的電荷形成了二極板間的電壓,這電壓和電源電壓相反,從而產生了對交變電流的阻礙作用,即形成了容抗.
3.決定因素:交流電路中的容抗和交變電流的頻率、電容器的電容成反比.容抗與交變電流的頻率和電容的關系為XC=,即交流電的頻率越大,電容越,電容器對交變電流的阻礙作用越小,容抗越.
說明:電容不僅存在于成形的電容器中,也存在于電路的導線、元件及機殼間.當交流電頻率很高時,電容的影響會很大.
五、電感和電容在電路中的作用
1.電感的作用是:“通、阻、通、阻”.
2.電容的作用是:“通、直流、通、阻”.
【疑難辨析】
電阻、電感器、電容器對對交變電流阻礙作用的區(qū)別與聯(lián)系
電阻電感器電容器
產生的原因定向移動的自由電荷與不動的離子間的碰撞由于電感線圈的自感現象阻礙電流的變化電容器兩極板上積累的電荷對向這個方向定向移動的電荷的反抗作用
在電路中的特點對直流、交流均有阻礙作用只對變化的電流如交流有阻礙作用不能通直流,只能通變化的電流.對直流的阻礙作用無限大,對交流的阻礙作用隨頻率的降低而增大
決定因素由導體本身(長短、粗細、材料)決定,與溫度有關由導體本身的自感系數和交流的頻率f決定由電容的大小和交流的頻率決定
電能的轉化與做功電流通過電阻做功,電能轉化為內能電能和磁場能往復轉化電流的能與電場能往復轉化
【問題思考】
為什么交變電流能夠通過電容器?
電容器的兩級板之間是絕緣的,不論是恒定電流還是交變電流,自由電荷都不能通過兩極板之間的絕緣體(電介質)。通常所說的交變電流“通過”電容器,并非有自由電荷穿過了電容器,而是在交流電源的作用下,當電壓升高時,電容器充電,電容器極板上的電荷量增多,形成充電電流,當電壓降低時,電容器放電,電容器極板上的電荷量減少,形成放電電流,由于電容器反復不斷地充電和放電,使電路中有持續(xù)的交變電流,表現為交變電流“通過”了電容器。
【例題解析】
【例1】一個燈泡通過一個粗導線的線圈與一交流電源相連接,如圖所示.一塊鐵插進線圈之后,該燈將:()
A.變亮B.變暗
C.對燈沒影響D.無法判斷
【解析】線圈和燈泡是串聯(lián)的,當鐵插進線圈后,電感線圈的自感系數增大,所以電感器對交變電流阻礙作用增大,因此電路中的電流變小,則燈變暗?!敬鸢浮緽
【說明】早期人們正是用改變插入線圈中鐵芯長度的方法來控制舞臺燈光的亮暗的。
【例2】如圖4所示,接在交流電源上的電燈泡正常發(fā)光,以下說法正確的是
A.把電介質插入電容器,燈泡變亮
B.增大電容器兩極板間的距離,燈泡變亮
C.減小電容器兩極板間的正對面積
電感和電容對交變電流作用
電感和電容對交變電流作用
教學目的:
1、了解電感對電流的作用特點.
2、了解電容對電流的作用特點.
教學重點:電感和電容對交變電流的作用特點.
教學難點:電感和電容對交變電流的作用特點.
教學方法:啟發(fā)式綜合教學法
教學用具:小燈泡、線圈(有鐵芯)、電容器、交流電源、直流電源.
教學過程:
一、引入:
在直流電流電路中,電壓、電流和電阻的關系遵從歐姆定律,在交流電路中,如果電路中只有電阻,例如白熾燈、電爐等,實驗和理論分析都表明,歐姆定律仍適用.但是如果電路中包括電感、電容,情況就要復雜了.
二、講授新課:
1、電感對交變電流的作用:
實驗:把一線圈與小燈泡串聯(lián)后先后接到直流電源和交流電源上,觀察現象:
現象:接直流的亮些,接交流的暗些.
引導學生得出結論:接交流的電路中電流小,間接表明電感對交流有阻礙作用.
為什么電感對交流有阻礙作用?
引導學生解釋原因:交流通過線圈時,電流時刻在改變.由于線圈的自感作用,必然要產生感應電動勢,阻礙電流的變化,這樣就形成了對電流的阻礙作用.
實驗和理論分析都表明:線圈的自感系數越大、交流的頻率越高,線圈對交流的阻礙作用就越大.
應用:日光燈鎮(zhèn)流器是繞在鐵芯上的線圈,自感系數很大.日光燈起動后燈管兩端所需的電壓低于220V,燈管和鎮(zhèn)流器串聯(lián)起來接到電源上,得用鎮(zhèn)流器對交流的阻礙作用,就能保護燈管不致因電壓過高而損壞.
2、交變電流能夠通過電容
實驗:把白熾燈和電容器串聯(lián)起來分別接在交流和直流電路里.
現象:接通直流電源,燈泡不亮,接通交流電源,燈泡能夠發(fā)光.
結論:直流不能通過電容器.交流能通過交流電.
引導學生分析原因:直流不能通過電容器是容易理解的,因為電容器的兩個極板被絕緣介質隔開了.電容器接到交流電源時,實際上自由電荷也沒有通過兩極間的絕緣介質,只是由于兩極板間的電壓在變化,當電壓升高時,電荷向電容器的極板上聚集,形成充電電流;當電壓降低時,電荷離開極板,形成放電電流.電容器交替進行充電和放電,電路中就有了電流,表現為交流“通過”了電容器.
學生思考:
使用220V交流電源的電氣設備和電子儀器,金屬外殼和電源之間都有良好的絕緣,但是有時候用手觸摸外殼仍會感到“麻手”,用試電筆測試時,氖管發(fā)光,這是什么?
原因:與電源相連的機芯和金屬外殼可以看作電容器的兩個極板,電源中的交變電流能夠通過這個“電容器”.雖然這一點“漏電”一般不會造成人身危險,只是為了在機身和外殼間真的發(fā)生漏電時確保安全,電氣設備和電子儀器的金屬外殼都應該接地.
3、電容不僅存在于成形的電容器中,也存在于電路的導線、無件、機殼間.有時候這種電容的影響是很大的,當交變電流的頻率很高時更是這樣.同樣,感也不僅存在于線圈中,長距離輸電線的電感和電容都很大,它們造成的電壓損失常常比電阻造成的還要大.
總結:
電容:通高頻,阻低頻.
電感:通低頻,阻高頻.
高二物理怎樣產生交變電流導學案
作為優(yōu)秀的教學工作者,在教學時能夠胸有成竹,作為高中教師就要早早地準備好適合的教案課件。教案可以讓學生能夠在教學期間跟著互動起來,幫助高中教師有計劃有步驟有質量的完成教學任務。關于好的高中教案要怎么樣去寫呢?為此,小編從網絡上為大家精心整理了《高二物理怎樣產生交變電流導學案》,僅供參考,大家一起來看看吧。
§2.1怎樣產生交變電流導學案
寶雞石油中學牛虹
【學習目標】
(1)、知道什么是直流,什么是交流.(2)、掌握交變電流的產生和變化規(guī)律.
(3)、掌握正弦式交變電流的產生原理.
【復習鞏固】
1、導體切割磁感線時產生感應電動勢大小的表達式為:E=_______.
2、運用楞次定律判斷感應電流方向的一般步驟是:
(1)、明確研究的閉合回路中________的方向;
(2)、明確穿過閉合回路的磁通量是________還是________;
(3)、由楞次定律判斷出__________的方向;
(4)、由安培定則判斷出__________的方向。
3、右手定則
伸開右手,使拇指與其余四指______,并且都與_____在一個平面內。讓磁感線從_______進入,并使________指向導體運動的方向,這時_______所指的方向就是感應電流的方向。
【自主學習】
一.交變電流
1.定義:和隨時間作周期性變化的電流,叫做交變電流,簡稱交流,用符號表示;的電流,叫做直流,用符號表示。
2、特點:隨時間周期性變化是交變電流的最重要的特征.
二、中性面
1.定義:與磁感線的平面叫做中性面.
2.中性面特點:(1)穿過線圈的磁通量Φ最;(2)磁通量的變化率最;(3)電動勢e及電流I均為;
三.正弦式電流
1.定義:隨時間按規(guī)律變化的電流叫做正弦式交變電流,簡稱正弦式電流.
說明:在我國工農業(yè)生產及生活中使用的交變電流都是式交變電流,但并非只有按正弦規(guī)律變化的電流才叫交變電流.
2.正弦式電流的規(guī)律:假定線圈從跟磁感線垂直的平面(也叫中性面)開始轉動,則產生的交變電流的瞬時值表達式為i=Imsinωt;電動勢瞬時值的表達式為e=;電壓瞬時值表達式為u=
【預習自測】
1、如圖中為交變電流,而____就不是交變電流,正弦式交變電流的圖象是
2、一矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動,當線圈通過中性面時()
A.線圈平面與磁感線方向平行B.線圈平面與磁感線方向垂直
C.通過線圈的磁通量達到最大值D.通過線圈的磁通量為零
【自主探究】
一:交變流電的產生
1、將課本圖2-8是交流發(fā)電機的示意圖可用下圖5-1-1,閱讀課本42-43頁對交流發(fā)電機的介紹,并結合課本圖2-8,小組先交流討論以下四個問題:
①、在線圈由a轉到b的過程中,ab邊中電流向哪個方向流動?
②、在線圈由c轉到d的過程中,ab邊中電流向哪個方向流動?
③、當線圈轉到什么位置時線圈中沒有電流,轉到什么位置時線圈中的電流最大?
④、為了詳細的理清課本中這四個圖的電流大小及方向的變化情況,完成下表的填寫:
課本圖a—bbb—ccc—ddd—aa
電流方向
磁通量及變化
2、你根據上表中的信息,能回答下列問題嗎?
a、線圈在什么位置時,磁通量最大?此時線圈中的電流也是最大嗎?
b、線圈在什么位置時,磁通量最?。看藭r線圈中的電流也是最小嗎?
c、電流方向在什么位置時方向發(fā)生變化?
總結規(guī)律:中性面
(1).定義:
(2).特點:
針對訓練
1、關于中性面,下列說法正確的是()
A、中性面就是穿過線圈的磁通量為零的面
B、線圈經過中性面時,感應電流為零,感應電動勢為零
C、線圈經過中性面,電流方向一定發(fā)生變化
D、線圈每轉一周經過中性面一次,所以線圈每轉動一周,感應電流方向就改變一次。
二:交變電流的變化規(guī)律
你能將上面a、b、c、d四個立體圖轉化成平面圖(正視圖)嗎?
推導:如果設ab邊長為L1,ad邊長為L2,線圈在勻強磁場中勻速轉動的角速度為ω,AB邊到轉軸O的距離為L2/2,從上圖a的位置開始計時,你能否根據以上條件,推導出線圈在轉動過程中,感應電動勢隨時間變化的表達式?
同類變式:若從上圖b的位置經過時間t,推導出線圈在轉動過程中,感應電動勢隨時間變化的表達式?
【總結規(guī)律】1、產生正弦交流電的條件是:當線圈在磁場中繞于磁場方向的軸做轉動時,線圈中就產生正弦式電流.
2、假設線圈有N匝,Lab=Lcd=L1,Lad=Lbc=L2.以ω的角速度繞垂直于磁場的軸勻速轉動,則任一時刻t線圈中的感應電動勢為:
(1)假定線圈從跟磁感線垂直的平面(即中性面)開始轉動,則產生的電動勢瞬時值的表達式為e=交變電流的瞬時值表達式為i=
電壓瞬時值表達式為u=
(2)假定線圈從跟磁感線平行的平面開始轉動,則產生的電動勢瞬時值的表達式為e=
交變電流的瞬時值表達式為i=電壓瞬時值表達式為u=
強調:產生正弦式交變電流的條件推廣:轉軸只要垂直于磁場就可以了,并不一定在線圈上;線圈的形狀也可以是各種形狀。
【針對訓練】
2.有一10匝正方形線框,邊長為20cm,線框總電阻為1Ω,線框繞OO′軸以10πrad/s的角速度勻速轉動,如圖垂直于線框平面向里的勻強磁場的磁感應強度為0.5T.問:
(1)該線框產生的交變電流電動勢最大值、電流最大值分別是多少?
(2)寫出感應電動勢隨時間變化的表達式.
(3)線框從圖示位置轉過60°時,感應電動勢的瞬時值是多大?
【課后訓練】
1.如圖所示,表示交變電流的圖象是
2.如下圖所示,能夠產生交變電流的情況是()
3.如圖所示,一矩形閉合線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的轉軸OO′以恒定的角速度ω轉動,從線圈平面與磁場方向平行時開始計時,則在0~π2ω這段時間內()
A.線圈中的感應電流一直在減小
B.線圈中的感應電流先增大后減小
C.穿過線圈的磁通量一直在減小
D.穿過線圈的磁通量的變化率一直在減小
4.矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的中心軸勻速轉動時產生的交流電動勢為e=Emsinωt伏,當線圈的匝數增加一倍,轉速也增大一倍,其他條件不變時,則交流電動勢為:
A.e=B.e=C.e=D.e=
5.如圖所示的100匝線圈,ab=cd=0.2m,ad=bc=0.1m,磁感應強度B=0.1T,角速度5rad/s,則線圈產生的感應電動勢最大值為V,從中性面開始轉動的產交流電動勢瞬時值為e=V。
高二物理《交變電流是怎樣產生的》學案
高二物理《交變電流是怎樣產生的》學案
備課時間:2016/3/14學科:物理備課組:高二
主備教師:方xx備課組長:符xx組員:方xx粟xx教師二次備課
教學目標
1、認識交流發(fā)電機,了解交流發(fā)電機的構造;
2、理解交變電流產生和變化規(guī)律,知道中性面的概念;
3、能用數學表達式和圖像描述正余弦交流電的變化規(guī)律,能正確表達出正弦交流電的最大值、有效值、瞬時值。
教學重點和難點
教學重點:1、交流電產生的物理過程的分析及中性面的點.
2、交流電的數學表達式和圖像
教學難點:交流電產生的物理過程的分析及中性面的點
教學準備、教學資源和主要教學方法
交流發(fā)電機實驗模型,電流表等;PPT;觀察法,討論法,講授法。
教學過程
目標引領
展示目標,齊讀目標,教師解讀目標,學生明確目標
活動導學一、交流發(fā)電機的構造和基本種類
1、發(fā)電機的基本組成:
①用來產生感應電動勢的線圈(叫電樞)
②用來產生磁場的磁極
2、發(fā)電機的基本種類:
①旋轉電樞式發(fā)電機
②旋轉磁極式發(fā)電機
3、轉動的部分叫轉子,不動的部分叫定子
二、交變電流的產生原理
演示實驗:注意觀察電流表打針的偏轉情況。
1、實驗:
①觀察到線圈中電流方向是變化的
②再觀察電流強度與線圈位置的關系
③實驗結論:交流電的大小和方向是不斷變化的,線圈在磁場中每旋轉一周,電流表指針就左右擺動一次,它的大小和方向都隨時間做周期性變化。
2、中性面
①中性面在垂直于磁場位置
②線圈通過中性面時,穿過線圈的磁通量最大
③線圈在中性面時,感應電動勢和電流都為0
④每經過中性面一次,方向改變一次
三、交變電流的變化規(guī)律
1、設矩形線圈的ab邊長為L1,ad邊長為L2在勻強磁場B中繞垂直于磁場的對稱軸以角速度勻速轉動,如圖所示,ab和cd邊垂直于紙面,轉軸為O。
2、推導:以線圈經過中性面開始計時,在時刻t線圈中的感應電動勢(ab和cd邊切割磁感線)
因為:
所以:
設
則有:
3、歸納:①電動勢按正弦規(guī)律變化
②成立條件:轉軸垂直勻強磁場,經中性面開始計時
③電壓電流按正弦規(guī)律變化
④電路上的電壓電流與時間的變化圖象
板書設計
交變電流是怎樣產生的
一、交流發(fā)電機的構造和基本種類
二、交變電流的產生原理
1、演示實驗:①觀察實驗②分析實驗③結論
三、交變電流的變化規(guī)律
①電動勢按正弦規(guī)律變化
②成立條件:轉軸垂直勻強磁場,經中性面開始計時
③電流按正弦規(guī)律變化
④電路上的電壓電流與時間的變化圖象
教學反思