《交变电流的产生和变化规律》教学设计

课 题 交变电流的产生和变化规律 教学目标 认知目标： 1.使学生理解交流电的产生原理，知道什么是中性面

2．掌握交变电流的变化规律，熟悉用图象及公式表示正弦交变电流的方法。

能力目标： 培养学生的观察能力、思维能力和用已有知识解决实际问题的能力

德育目标：使学生懂得从一般到特殊，再从特殊到一般的认知规律 教学重点 正弦交变电流的产生过程及变化规律 教学难点 正弦交变电流的大小按正弦规律变化，学生不容易理解 教 具 自制交流发电机，演示电流计，小灯泡，课件 教 学 过 程 教学步骤 教 学 内 容 教法 引入

新课

巩固新课

总结

作业 　　通过前面电磁学的学习，我们知道了电能生磁，反过来磁也能生电。请问同学们有没有想过利用所学知识自己设计一台发电机？（稍停片刻，找学生答）我这里就有一台自制发电机，接上灯泡，摇动发电机，小灯泡亮了，却是一闪一闪的。要研究它产生的电流，可以用什么测量工具？（学生答：电流表）。好，我们来接上电流表看看，接上电流表演示，看到指针左右摆动。由此可见，线圈里产生的电流有什么特点？（学生答：大小和方向随时间改变），这种电流叫交变流电。现代工农业生产和生活中所用的大都是交变电流，它有许多优点。今天我们就来学习交变电流的产生原理和变化规律。（板书课题）

　　为什么线框转动，就有电流产生呢？（学生答：因为穿过线框的磁通量在变化或者有导体在切割磁感线，产生了感应电动势，线框与灯泡相连后组成了闭合电路，线框就是电源）那么线框中产生的感应电动势跟那些边有关？（学生答：只跟切割磁感线的两条边有关）那么我们就来抓住这两条边分析一下这个交变电动势的产生过程。

一．交变电动势的产生及变化规律

1）方向

播放动画时，让线圈分别停在磁场中不同的位置，让学生拿出右手判断感应电动势的方向，让学生归纳出电动势方向发生变化的位置--S⊥B时，并指出这个面由此也叫"中性面"。故线圈每次经过中性面，E感或I感的方向就会发生改变。

问：线圈转一周，即在一个周期内，E感或I感的方向改变几次？（两次）

2）大小

　　设线圈平面从中性面开始转动，角速度是ω，切割磁感线的边ab或cd的长度是L，磁感应强度是B，经过时间t后，线圈转过的角度是ωt，ab边的线速度V的方向跟磁感线方向间的夹角也等于ωt，根据法拉第电磁感应定律得e＝2BL（Vsinωt）≤2BLV，若设2BLV＝Em，则e＝Emsinωt，式中e随着t而变化，不同时刻有不同的数值，叫瞬时值，Em是电动势能达到的最大值，而且，上式表明电动势是按照正弦规律变化的。故这个线圈中的感应电动势按正弦规律变化，若从中性面开始，则e＝Emsinωt

问：线圈转动到什么位置e最大？什么位置最小？

（当ωt＝π/2，即S∥B或S⊥中性面时，e最大；当ωt＝0，即S∥中性面时或S⊥B时，e最小）

二．交变电流和交变电压的产生和变化规律

　　上述线框转动能产生电动势，相当于电源，当把它和电阻组成闭合电路时，电路中就有了感应电流。而且实验证明，在只含有电阻的电路中，欧姆定律也适用于交流电路，若设闭合电路总电阻为R，则i＝e/R＝（Em/R）sinωt＝Im sinωt。

　　电路中某一段上的电压u＝iR′＝Im R′sinωt＝Um sinωt

　　可见，上述电源组成的闭合电路中，电流和电压都是跟线框的电动势一样，按正弦规律变化，人们把这种按正弦规律变化的交变电流叫正弦交变电流。

三．交变电流的图象

1．正弦交变电流的图象

2．非正弦交变电流的图象

【思考与练习】

1．发电机在发电过程中，能量是如何转化的？

2．线圈在经过中性面时有哪些特点？

【小结】今天我们学习了正弦交变电流的产生过程，即矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转动轴转动时，即可产生按正弦规律变化的电流。当从线圈经过中性面时开始计时，产生的电流用公式表示为：e＝Emsinωt；i＝Im sinωt；u＝Um sinωt。也可用图象表示为一段正弦曲线。不过正弦交变电流只是交变电流的一种特殊情况，还有其他形式的交变电流，正弦交变电流也是一种非常重要的电流，所以要好好掌握。

【作业】

附：教材分析及说明

1． 本节知识内容是交变电流的第一节，但知识的理解完全用到刚刚学过的电磁感应、楞次定律、右手定则等知识，故可算是一节承前启后的内容，在教学中怎样突出特点，强调重点，分散难点是教学成败的关键。

2．用悬念式引入新课。首先立疑设问，提出有启发性、耐人寻味的疑难问题：如何设计发电机。依照教学特点从感性认识到理性认识，先用实验为先导，引入新课，并留下悬念。

3．充分运用程序设问，这样既体现教师的主导作用和学生的主体作用，又能按照由浅入深，从定性到定量，由特殊到一般的认识规律。 启发

演示

设疑

引入

启发提问

互动

归纳

学生推导

提问

讲解推导

动画演示

学生答疑

动画演示