資源簡介

學習任務單
課程基本信息
課題 交變電流
學習目標
1.通過示波器分別觀察學生電源直流檔和交流檔電壓波形，學生能描述他們的區別，從而認識交流電。 2.通過吹氣發電的魔術實驗，學生能夠說出發電機的兩個核心組成部分，知道交流發電機的分類。 3.通過矩形線圈在地磁場中轉動的實驗，利用數字化微電流傳感器觀察電流隨時間的變化波形，學生知道正弦交流電是如何產生的。 4.分析線圈在磁場中轉動的幾個特殊位置，畫出4個特殊位置的主視圖，判斷電流的大小和方向。知道中性面的定義，并說出中性面的特點。 5.通過線圈在磁場中的一般位置分析，在問題引導下，學生推導出線圈在轉動過程中的瞬時表達式。確認交流電的正弦式變化。 6.學生能夠畫出線圈在磁場中轉動一個周期的過程中感應電流、感應電動勢、磁通量、路端電壓四個物理量隨時間變化的圖像，并寫出各物理量的峰值。學生能夠說出，圖像的聯系。
課前學習任務
1.復習物理選擇性必修第二冊第二章《電磁感應》，會用兩種方法判斷感應電流的方向：楞次定律和右手切割，能夠在具體問題情境中選擇感生或者動生電動勢的表達式求解感應電動勢的大小。 2. 預習物理選擇性必修第二冊第三章第一節《交變電流》。
課上學習任務
【學習任務一】 發電機簡介 交流發電機的兩個基本組成部分：產生感應電動勢的線圈（電樞）和產生磁場的磁體。 交流發電機的分類 旋轉電樞式發電機：電樞轉動，磁極不動 旋轉磁極式發電機：磁極轉動，電樞不動 轉子和定子：無論哪種發動機，轉動的部分都叫轉子，不動的部分都叫定子。 【學習任務二】 1、線圈在磁場中轉動一個周期的過程中，畫出各特殊位置的平面圖并判斷電流方向和大小。 位置甲乙丙丁甲AB邊電流方向 （填寫A→B，B→A，或者0）線圈中的電流（填寫最大或者0）
2、在下面i-t圖像中，標出這五個特殊位置的坐標，并大致畫出電流隨時間的變化圖線（從E經負載流向F的電流為正）。 【學習任務三】 勻強磁場的磁感應強度為B，矩形線圈以角速度ω逆時針轉動。線圈AB邊長為L1，線圈AD邊長為L2。線圈從中性面面轉動開始計時，試推導t時刻線圈中的感應電動勢為多大？ ①畫出線圈在一般位置的平面圖 ②經過時間t，線圈轉過的角度 ③哪兩根導線切割磁感線，該導線在該時刻的速度及切割速度分別為少 ④每根導線切割磁感線產生的電動勢為？兩根導線上的電動勢是累加還是抵消？ 【學習任務四】 思考與討論 1、如果僅將線圈的旋轉軸改成AB，寫出感應電動勢的瞬時表達式。 B、 C、 2、如果磁場和線圈的參數不變，現將N匝線圈從右圖位置（作為t=0的計時起始位置）開始轉動，寫出感應電動勢隨時間的表達式。 A、 B、 C、 3、如果一匝線圈從中性面開始計時，線圈面積S，轉動角速度，勻強磁場磁感應強度B，外接電阻阻值R，線圈內阻阻值r，請在右上圖畫出如下圖像、，并寫出各圖像的峰值。（規定從E經負載流向F的電流為正，電勢時規定電壓為正） 4、橢圓形線圈在磁場中轉動也是正弦交流電嗎，其他形狀的線圈呢？ 【學習任務五】 如圖是某學習小組在空曠的場地上做“搖繩發電實驗”的示意圖．他們將一銅芯線像甩跳繩一樣勻速搖動，銅芯線的兩端分別通過細銅線與靈敏交流電流表相連．搖繩的兩位同學的連線與所在處的地磁場（可視為勻強磁場，大小為B）垂直．搖動時，銅芯線所圍成半圓周的半徑為R，轉動角速度ω，如果以銅芯線掄到最高點為t=0的計時起點，則 （1）t=0的時刻，感應電流為0還是最大？ （2）求t=0的時刻的磁通量 （3）感應電動勢的瞬時表達式？

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