5.1交变电流5.1交变电流（王中振）王中振）一、学习目标学习目标：学习目标1、知道交流电直流电的概念及波形图。2、知道交变电流的变化规律及表示方法。3、会分析线圈转动一周过程中电动势和电流方向的变化。二、复习引入复习引入：复习引入1、感应电流产生的条件是什么？2、判断感应电流的方向如何判断？3、感应电动势的大小如何计算？思考：如右图的所示，导体线框可绕虚线轴匀速转动，此时刻，哪几根导体切割磁感线？哪几根导体能产生感应电动势？感应电流的方向如何判断？三、知识构建1、交流电和直流电什么是交流电：什么是直流电：2、交变电流的产生问题：如图中（a）时刻，穿过线框的磁通量是最大还是最小？abcd四条边中，是否有某条边切割磁感线？思考：如图中（a）时刻，穿过线框的磁通量的变化率是否是最大？问题：（b）（d）（a）（c）（e）中哪几个位置产生瞬时的感应电流？方向如何？请上图中表明感应电流的方向。从（b）到（c）电流又是怎样变化的？（1）中性面：（2）瞬时值：（3）峰值：3、交变电流的变化规律：电动势的最大值（峰值）的符号是。电动势的瞬时值的符号是。尝试推导1：如上图（b）所示，设匀强磁场的磁感应强度为B，ab边长为L，bc边长为l，线圈匀速转动角速度为ω，试写出线圈电动势最大值Em的表达式。尝试推导2：若线框从中性面开始以角速度ω匀速转动，经时间t，转过的角度为ωt，试写出线圈电动势的瞬时表达式。尝试推导3：若发电机外接到负载电阻为R的用电器上，试写出电阻上电压与电流的瞬时表达式。4、正弦交流电的波形图[演示]用示波器显示正弦交变电流的波形。作图：请在右图中画出正弦交流电的u-t图像。问题：正弦交流电在一个周期内方向改变几次？四、典型例题例1、下列几个电流变化图像中，属于交变电流的是：（）例2、一矩形线圈，绕垂直匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图所示，下列说法中正确的是（）eA、t1时刻通过线圈的磁通量为零；EmB、t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大；0C、t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大；t1t2t3t4tD、每当e改变方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大例3、如图，矩形线圈面积为s，匝数为N，线圈电阻为r，在磁感强度为B的匀强磁场中绕OO`轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R。求：⑴、写出线圈在转动中产生的电动势的最大值表达式；⑵、如果线圈从图示位置开始计时，写出电动势的瞬时表达式；五、课堂巩固P33—34问题与练习1—5。课时：第2课时：描述交变电流的物理量一、学习目标：4、知道交变流电流的周期、频率的含义及它们的的相互关系。5、知道交变电流的峰值、有效值的意义，并能利用定义计算交变电流的有效值。6、会应用正弦交变电流有效值的公式进行相关问题的计算。二、复习引入：1、什么是交变电流？2、正弦(或余弦)交变电流的变化规律是怎样的？3、如图所示，线框在匀强磁场中匀速转动，产生的电动势的瞬时值关系是怎样的？峰值是怎样的？思考：交流电的瞬时值有什么意义?交流电和直流电怎样比较它们的效果?转动快慢对电流有什么影响？三、知识构建1、交流电的周期和频率它的单位是：什么是交流电的周期：什么是交流电的频率：它的单位是：思考：周期和频率的关系？频率（f）和交变流电流瞬时值i=Imsinωt中的ω的联系？2、正弦交变电流的峰值和有效值什么是交变电流的峰值：交变电流的有效值是怎样定义的？（可参考右图）在正弦交变电流中，有效值与峰值之间的关系是：I=（）Im，U=（）Um尝试：右图是通过一?R=1欧姆的电阻的电流随时间变化的曲线。这个电流不是恒定电流。（1）怎样计算通电1S内电阻R中产生的热量？（2）如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过这个电阻R，也能在1S内产生同样的热，这个电流是多大？问题：如右图所示，把按正弦规律变化的交变电流的下半周截去，截去后的电流的有效值是多少？3、交变电流的平均值与有效值思考：交变电流的平均值与有效值是不是一样的？如不同，有什么不同？尝试分析1：如图一所示的线框，在匀强磁场中以角速度ω转动，边长分别为L和l，磁感应强度为B，从如图开始转动，在转过π/2角度的过程中，交变电流的电动势的有效值是多少？尝试分析2：同是分析1中的线框，从如图开始转动，在转过π/2角度的过程中，交变电流的电动势的平均值是多少？四、典型例题1、如图是一个正弦交变电流的e—t图象，根据这一图象，该交流电的瞬时值表达式为V，电压的峰值为V，S，电压的有效值为V，周期为频率为HZ.若将该交变电流加在阻值为1欧姆的电阻上，电流的最大值为A，电流的有效值为A。2，计算如右图所示的交变电流的有效值。3：如图，矩形线圈面积为s，匝数为N，