交变电流的产生教学设计
交变电流的产生教学设计
江西省信丰中学 罗许绎
教学设计思路：
1、本章所讲的是交变电流的知识，是前面学过的电和磁的知识的发展和应用，并且与生产和生活有着密切的关系，有广泛的应用，在高中阶段只对交流电的产生、描述方法、基本规律作等最必要的基本知识进行讲解，这些知识是已学过的电磁感应的引伸，所以在教学过程中对开阔学生思路、提高能力是很有好处的；
2、本章要讲解的基本内容有：交变电流的产生原理和变化规律、交变电流的特点、电能的输送、变压器的构造和工作原理等；
教学目标：
1、知道交变电流和正弦式交变电流的定义；
2、知道什么是中性面，中性面的特点；
3、掌握正弦交变电流的产生原理；
4、掌握正弦交变电流的变化规律和三角函数表达式；
5、了解几种常见交变电流的波形；
6、了解交流发电机的构造。
教学重点：
1、中性面的特点；
2、正弦交变电流的产生原理；
3、正弦交变电流的变化规律、图象和三角函数表达式。
教学难点：
1、正弦交变电流的产生原理；
2、正弦交变电流的变化规律、图象和三角函数表达式。
教学内容：
1、正弦交变电流的产生；
2、正弦交变电流的变化规律；
3、交流发电机的结构及工作原理。
教学工具：
手摇单相发电机、小灯泡、示波器、多媒体教学课件、示教用大的电流表等。 教学手段：
本节授课时采用了实验演示与数学推导相结合的方法，特别是学生对交变电流在这之前没有认真认识，对它只有一个模糊的概念，通过演示实验可让学生对交流电的产生有一感性认识，并对交流电的变化规律有更好的理解。
教学方法可采用老师指点，学生自学、讨论、推导总结，另方面也采用演示、观察、分析、对比等，培养学生知识迁移、活学活用的能力。
教学过程：
一、做演示实验一：通过演示实验一“模型发电机”得出交流电的定义，并用多媒体课件展示该实验，使学生对交变电流有一感性认识，从而理解交变电流的定义；
二、正弦交流电的产生原理：
①给出正弦交流电的定义：在交变电流中，电流随时间按正弦规律变化的交变电流称为正弦交变电流；
②将发电机模型通过图片、多媒体课件等展示给学生，让学生对发电机有简单的认识；
③做课本演示实验二：闭合线圈在匀强磁场中匀速转动时电流计指针的偏转，让学生对正弦交流电有更深的理解，并得出电流方向的改变位置；
④给出中性面的概念及其特点：
a、概念：平面线圈垂直于磁感线时，平面线圈所处的位置即为中性面； b、特点：通过线圈的磁通量最大，线圈各边都不切割磁感线，感应电动势为0；
c、从分析演示实验二可得：线圈每次经过中性面电流计指针偏转方向改变一交，即：线圈每次经过中性面电流方向改变一次；因而线圈转动一周，线圈中的电流改变两次；
三、交变电流变化规律的推导：
交变电动势的瞬时值表达式的推导：（借助多媒体课件展示每一瞬时位置线圈的速度与磁场的关系）
从中性面开始计时（图中虚线位置），如图单匝线圈abcd，设ab=cd=L，ad=bc=d，线圈以角速度ω绕垂直于磁场的对称轴以角速度ω匀速转动，经过一段时间t转至图中实线所示位置。 （1）图示时刻ab边和cd边电流的方向如何？ ab边电流垂直平面向里，cd边电流垂直平面向
外； （2）ab边和cd边产生的电动势是如何连接的？
串联的，因而回路总电动势为两边产生的电动势相加；
（3）线圈转过的角度与时间的关系：
θ=ωt
（4）推导出右图位置时的感应电动势e的表达式为：
①用线速度V表示：e＝2BLvsinθ＝2BLvsinωt＝2BSsinωt (V)； ②用角速度ω表示：e＝BLdωsinθ＝BLdωsinωt＝BSωsinωt (V)； ③若线圈匝数为N，则感应电动势为e＝NBSωsinωt＝Emsinωt(V)。
5、正弦交变电流的变化规律：
①表达式：i＝e/R＝Imsinωt(A)
②式中电流i是不同时刻的不同数值，叫电流的瞬时值；
③式是Im为电流所能达到的最大值，叫电流的最大值；
④电阻R流过正弦交变电流时其两端电压的表达式为：u＝Umsinωt(V)；
6、正弦交变电流的电动势e、电流i、电阻两端电压u随时间变化的图象：
e
正弦交流电电动势随
时间变化规律图象 间变化规律图象 阻两端电压随时间变化规律图