正弦交流电教案.docx

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正弦交流电教案

正弦交流电教案

教学环节

教学过程

教学方法

复习

旧课

２分钟

引入

新课

２分钟

讲述

新课

39分钟

重点、难点

归纳

总结

１分钟

布置

作业

１分钟

提问：

导体切割磁力线会产生感生电动势，感生电动势的大小与哪些物理量有关、方向如何确定？

方向：

右手定则

大小：

e=Blvsinα

α——导体运动方向与磁感应强度方向夹角

多媒体课件展示：

正弦波、锯齿波、矩形波、尖脉冲波

这些电信号与前面所学的稳恒直流电相比具有一个共同点，即大小和方向均随时间周期性变化，这种电压、电流、电动势统称为交流电。

而其中按正弦规律变化的即是正弦交流电。

交流电由于能方便地利用互感现象变换电压，便于远距离输送和用户的使用，在日常生活中广泛应用，那么它是如何产生的呢？

板书课题：

§7-1正弦交流电的产生

一、设置悬念、激发探究（３分钟）

１、展示手摇发电机并简述其构成。

定子────一对磁极

转子────线圈、集电环

２、演示：

先快速转动手柄，再缓慢旋转，提示学生观察小灯泡状态。

提问：

小灯炮一闪一亮说明了什么？

引导学生共同回答：

转子转动过程中有电流产生流经小灯泡。

结合实物说明：

转子转动过程中与磁场方向垂直的导体切割磁力线（或磁通发生变化）产生了感生电动势，从而在闭合回路产生感生电流。

进一步询问：

为什么是一闪一亮？

流经小灯泡的到底是什么样的电流？

通过下面的分析过程我们可以找到答案。

二、分析交流电产生原理（18分钟）

１、用多媒体课件来模拟交流电产生过程

点击“播放”按钮，提示学生观察电流表指针位置如何变化。

提问：

电流表指针如何动作?

现象：

在指针零刻度两边周而复始地来回摆动。

设问：

电流表指针位置变化说明什么？

结论：

交流发电机产生的是交变电流，电流强度和电流方向都是随时间做周期性变化的。

提问：

线圈在磁场中旋转一周时，交流电的方向改变几次？

在什么位置变化？

大小如何随之变化？

２、用“分步”画面将电流变化与线圈位置变化联系起来

将画面停在线圈与磁极分界面重合、转过９０度、１８０度、２７０度、３６０度五个特殊位置观察。

①先引导学生观察到线圈每经过磁极分界面感生电动势方向改变一次，并引出中性面概念。

②再引导学生观察到感生电动势大小如何变化。

③引导学生观察到ab、cd导体运动方向随线圈位置改变而同步变化。

④分析各物理量变化并填入以下表格。

线圈从磁极分界面转过角度

磁通Φ

切割磁力线速度

感生电流

０°

最大

０

０

９０°

０

最大

最大

１８０°

最大

０

０

２７０°

０

反向最大

反向最大

３６０°

最大

０

０

结论：

线圈旋转过程中，每经过一次中性面，由于导体切割磁力线方向改变，感生电动势方向变化一次，且每次线圈与中性面重合时，感生电动势恰好为零。

线圈与中性面垂直时，达到最大值。

设问：

从上面的观察、分析知道，发电机产生的交流电是随着线圈与中性面位置的改变而周期性变化。

那么具体又是按什么样规律变化呢？

三、改用发电机截面图来研究变化规律。

（14分钟）

1、说明线圈运动状态：

O′

初始位置：

中性面

在匀强磁场中匀速转动

角速度：

ω

线速度：

v

任一时间t线圈与中性面夹角为α＝ωt。

2、明确ab、cd边的运动速度V与切割磁力线速度V′之间的关系。

在整个旋转过程中，随着线圈与中性面角度α变化，导体运动方向与磁力线夹角同步变化。

V′=Vsinα

V′是导体切割磁力线的速度

V′为负值时表明切割磁力线方向改变

3、分析变化规律。

提问：

若导体ab、cd长度为L，磁感应强度为B，旋转过程中导体运动速度为Ｖ，整个线圈产生感生电动势多大？

（ab、cd处于同一磁场，运动速度相同，任一时刻产生感生电动势相同）

引导学生回答并板书：

e＝２e′＝２BLv′＝２Blvsinα

＝Emsinα＝Emsinωt

若整个闭合回路中电阻为Ｒ则任意时刻线圈中感生电流强度为：

i＝Emsinα／R＝Imsinα＝Imsinωt

提问：

从上面导出的感生电动势表达式，可看出发电机产生的交流电是按什么规律变化的？

学生回答：

是按正弦规律变化的。

４、学会用波形法表示正弦交流电。

提问：

上面用公式表示了正弦交流电的变化规律，我们是否还能用其它方法表示正弦交流电的变化规律呢？

选取α=0°、α=90°、α=180°、α=270°、α=360°五个特殊位置，利用数学中所学的“五点法”绘出正弦交流电波形。

５、结合波形图说明瞬时值、最大值的物理意义。

e、i———瞬时值　　Em、Im———最大值

四、巩固知识消除疑问（４分钟）

讨论：

既然我们知道了手摇发电机中产生的是正弦交流电，那么有谁知道为什么小灯泡会一闪一亮？

线圈缓慢旋转时小灯光为什么不亮？

讨论后教师总结：

要让小灯泡灯丝发光必须要有足够的电压Ｕ，当感生电动势ｅ按正弦规律变化，│ｅ│＜Ｕ时，小灯泡就会熄灭。

当缓慢旋转时，Ｖ很小，使得│ｅ│＜Ｕ小灯泡也会熄灭。

小结：

（１分钟）

通过本节学习知道，手摇发电机线圈旋转时，在磁场中作周期性切割磁力线运动，产生交变电流。

交变电流按正弦规律变化，每经过一次中性面，感生电动势的方向就改变一次。

线圈每转动一周，感生电流的方向改变两次。

课后思考：

（１分钟）

１、若t=0时刻，α=π/2，任意时刻感生电动势应如何表达？

波形图会是什麽样？

２、Ｐ１５７－１

让学生与稳恒直流电对比引出正弦交流电的概念，并说明交流电的广泛应用。

直观演示并引导学生观察、发现。

进一步询问设置悬念，激发学生探究的兴趣。

教学过程中，结合多媒体动画课件，将线圈切割、磁通变化、电流变化动态联系起来，突出交变电流为何“变”，怎么“变”。

边提问边播放课件，使用“暂停”按钮将线圈暂停在特殊位置处，让学生进一步仔细观察。

引导学生应用“右手定则”判断ab、cd边感生电动势的方向。

伴随学生回答用多媒体课件展现。

与学生一起对照分析，找出变化原因和规律。

通过进一步设问，结合定量分析，使学生对产生的电动势就是正弦量有一更清晰认识。

让学生根据前面有关感生电动势大小的公式说出答案。

教师先画好横坐标、纵坐标。

重放多媒体“分步”画面，引导学生根据特殊感生电动势大小在黑板绘出波形。

让学生结合前面所学电工基础知识，通过讨论提到答案。

通过特殊角初始位置，启发学生推导出一般公式。

并为学习后面初相角等“三要素”铺垫。

课题

§7-1正弦交流电的产生

科目

电工基础

课时

1学时

教师

胡文霞

授课班级

电工电子

审批

教学目的与要求

知识目标：

１、理解交流电产生的原理，掌握正弦交流电的变化规律。

２、理解交流电瞬时值和最大值的物理意义。

３、知道中性面的概念及特点。

４、会用图象及公式表示正弦交流电

能力目标：

培养学生的观察力及利用所学知识分析、总结问题的能力。

情感目标：

激发学生对电工课程的学习热情。

教学重点

交流电的产生原理及变化规律

教学难点

利用所学电磁知识分析交流电产生过程中各物理量的变化。

教学方法

讲述法、直观演示法、发现法、讨论法

教学环境

多媒体教室

教学准备

1、用Flash将交流电的产生过程制作成多媒体课件。

2、准备手摇发电机并接入小灯泡。

教学过程

研究交流电变化规律１４分钟

讨论４分钟

直观演示３分钟

1、复习提问2分

分析交流电产生原理１８分钟

2、引入新课2分

3、讲解新课39分

4、归纳总结1分

6、布置作业1分

课后记载

通过演示、多媒体教学软件与传统教学相结合，使教学过程更生动、直观，学生更易接受及产生学习兴趣。

探究式教学的应用可让学生结合所学知识，通过自主地观察、分析得出结论，培养了独立思维能力。

板书设计：

课题:

正弦交流电的产生

科目:

电工基础

课时:

1学时

班级:

电工电子

教案

２００５年１０月９日