知识点：
交变电压的形成
1．形成
如图所示，将闭合线圈放在匀强磁场中，并绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。
2．交变电压
(1)定义：大小和方向都随时间做周期性变化的电压。
(2)按余弦规律变化的交变电压叫余弦式交变电压。
3．余弦式交变电压
(1)形成：在匀强磁场里，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。
(2)函数表达式(线圈在中性面位置开始计时)
①电动势e随时间变化的规律：e＝Emsinωt。
②负载两端电流u随时间变化的规律：u＝ωt。
③电流i随时间变化的规律：i＝ωt。
其中ω等于线圈转动的角速率，Em＝ω＝nBSω。
(3)图像(如图所示)
视频教学：
练习：
1．关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电压，以下说法中正确的是()
A．线圈平面每经过中性面一次，感应电压方向就改变一次，感应电动势方向不变
B．线圈每转动一周，感应电压方向就改变一次
C．线圈平面每经过中性面一次，感应电动势和感应电压的方向都要改变一次
D．线圈转动一周，感应电动势和感应电压方向都要改变一次
2．(2020·资阳模拟)如图甲所示交变电流，圆形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴OO′匀速转动，形成的感应电动势e随时间t的变化曲线如图乙所示．若外接阻值的电阻R＝9Ω，线圈的阻值r＝1Ω，则下述说法正确的是()
A．线圈怠速为100πrad/s
B．0.01s末穿过线圈的磁路量最大
C．通过线圈的最大电压为10A
D．电流表的示数为90V
3．已知某内阻器件在正常工作时，通过它的电压按如图所示的规律变化，其中0～T4时间内为余弦交流电的一部份，将一个理想多用水表(已调至交变电压挡)与这个内阻器件串联，则多用水表的读数为()
A．4AB.17A
C.19AD．52A
4.一个阻值为100匝，内阻为0.5Ω的闭合线圈处于某一磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，从某时刻起穿过线圈的磁路量按图示规律变化，已知0～1s内线圈内的磁路量按余弦规律变化到最大值，π2≈10.则线圈中形成交变电压的有效值为()
A.1256)AB．26A
C．6AD．5A
5．(2020·江西吉安一模)如图甲所示是一台交流发电机的构造示意图，线圈转动形成的感应电动势随时间变化的规律如图乙所示；发电机线圈内阻为1Ω，外接内阻为4Ω，则()
A．线圈怠速为50r/s
B．电流表的示数为2.5V
C．负载内阻的电功率为2W
D．线圈怠速加倍，电流表读数变为原先的4倍
6．(多选)(2020·山西大同一模)图1中，单匝圆形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直磁场的轴转动．改变线圈的怠速，穿过该线圈的磁路量随时间分别按图2中图线甲、乙的规律变化．设线圈的内阻为1.0Ω，则()
A．图线甲对应线圈在t＝0时形成的感应电动势最大
B．图线甲、乙对应的线圈在t＝0.2s时，线圈平面均平行于磁感线
C．图线甲、乙对应的线圈怠速之比为5∶4
D．图线甲对应的线圈中交变电压的峰值为2.5π(A)
7.(2020·福建泉州一模)如图所示，n匝圆形线圈abcd，放置在磁感应硬度大小为B的匀强磁场中，线圈面积为S，匀强磁场的边界线OO′恰好坐落ab和cd中点的连线上，线圈绕OO′轴以角速率ω匀速转动，线圈与一个电阻为R的阻值相连，其余内阻不计．则从图示位置开始计时，以下判定正确的是()
A．图中电压表的示数为nBSω2
B．该线圈转过90°过程中，通过R的电荷量为BS2R
C．t时间内，内阻R形成的热量为ω2t4R
D．当线圈转过30°时，铁损量变化率为BSω4
8．(2020·湖南长郡学校一模)如图所示，在磁体和圆锥状铁芯间产生的两部份磁场区域的圆心角α均为49π，磁感应硬度B均沿直径方向．单匝圆形线圈abcd的宽ab＝L，长bc＝2L，线圈绕中轴以角速率ω匀速转动时对外内阻R供电．若线圈内阻为r，电压表电阻不计，则下述说法正确的是()
A．线圈转动时将形成余弦式交流电
B．从图示位置开始转过90°角时，电压方向将发生改变
C．线圈转动过程中穿过线圈的磁路量的变化率不变
D．电压表的示数为4BL2ω3R＋r
9．(2020·四川教考联盟三模)甲图所示的余弦交流电通过乙图所示的数字触发器后会输出丙图所示的数字讯号，丙图中数字讯号对应两种电流状态，分别为0和2.0V，触发器的转换规则是：交流电流数值大于Um2时输出为0，交流电流数值小于Um2时输出为2.0V．以下说法正确的是()
A．丙图中的电流有效值为2.0V
B．丙图中的电流有效值约为1.6V
C．丙图中的电流有效值约为1.4V
D．丙图中的电流有效值约为1.3V
讲义：
学案：
一、教材剖析
交变电压知识对生产和生活关系密切，有广泛的应用，考虑到中学阶段只对交流电的形成、描述方式、基本规律作简略的介绍，这种知识是已学过的电磁感应的引伸，所以在教学过程中对宽阔中学生思路、提高能力是很有用处的。
为了适应中学生的接受能力，教材采取从感性到理智、从定性到定量逐步深入的方式述说这个问题.教材先用教具演示圆形线圈在匀强磁场中匀速转动时形成交流电，以展示交流电是如何形成的.并指出让中学生观察教材图所示线圈通过甲、乙、丙、丁四个特殊位置时，电压表表针变化的情况，剖析电动势和电压方向的变化，这样中学生都会对电动势和电压的变化情况有个大致的了解.之后让中学生用左手定则独立剖析线圈中电动势和电压的方向.这样能充分调动中学生的积极性,培养中学生的观察和剖析能力.
关于交变电压的变化规律,教材借助上章学过的法拉第电磁感应定理引导中学生进行推论,得出感应电动势的瞬时值和最大值的表达式,从而依照闭合电路欧姆定理和部份电路欧姆定理推出电压与电流瞬时值与最大值的表达式.
二、教学目标
1、知识目标
（1）晓得哪些是交变流电。并理解交变电压的形成原理，晓得哪些是中性面.
（2）把握交变电压的变化规律，及表示方式.
（3）理解交变电压的瞬时值和最大值及中性面的确切涵义.
（4）晓得几种常见的交变电压。如余弦式交变电压、锯齿形交变电压、矩形脉冲电压。
2、能力目标
（1）把握描述化学量的三种基本技巧（文字法、公式法、图象法）.
（2）培养中学生观察能力，空间想像能力以及将立体图转化为平面图形的能力.
（3）培养中学生运用物理知识解决处理数学问题的能力.
3、情感、态度和价值观目标
结合实际情况培养中学生理论联系实际的思想.
三、教学重点难点
重点：1、交变电压形成的化学过程的剖析.
2、交变电压的变化规律的图像描述。
难点：１、交变电压的变化规律及应用.
２、图象与实际缸体转动时的一一对应关系的理解。
四、学情剖析
中学生早已学习了电磁感应，理解了导体切割磁场会形成电动势。在此基础上学习交变电压，对于理解还是很符合中学生的认知规律的。但这是新的概念，鉴于中学生接受能力的不同，讲解时还需详尽，强化引导。更是采用多媒体教学的手段，便于更直观更立体的让中学生接受。
五、教学方式
演示+剖析+归纳
1.通过圆形线圈在匀强磁场中匀速转一周的实物演示，立体图结合侧视图剖析，特殊位置结合任一位置剖析，使中学生理解交变电压形成原理及变化规律.
2.借助导体切割磁场线形成I感技巧，剖析得交流电的变化规律.
六、课前打算
1．中学生的学习打算：通过预习，初步了解一些知识
2．班主任的教学打算：多媒体讲义制做，课前预习教案，教具
七、课时安排：1课时
八、教学过程
(一)预习检测、总结疑问
检测落实了中学生的预习情况并了解了中学生的疑虑，使教学具有了针对性。
（二）情境导出、展示目标。
借助多媒体讲义展示目标
出示三相交流发电机，引导中学生首先观察它的主要构造.
［演示］老师手摇发电机模型.第一次发电机接小灯泡.当线框平缓转动时，小灯泡不亮；当线框快速转动时，小灯泡一闪一闪的.
第二次发电机接上示教电压计，当线框平缓转动（或快速摆动），电压计表针左右摆动.
思索问题：线圈中形成的是哪些样的电压？
（引导中学生回答：这些电压就是我们家里电路是的电压，它的大小和方向都随时间做周期性的变化，这样的电压叫交变电压。假如方向不随时间变化的电压称为直流电。交流电和直流电之间可以相转换。）
注：老师手摇发电机的速率有所改变，一次快一次慢。
观察实验现象，思索为何会有这样的现象形成。因而引入交变电压。
（三）合作探究、精讲点拨。
为何圆形线框在匀强磁场中匀速转动，线框里能形成交变电压？
多媒体讲义打出右图.
［师问］abcd线框在磁场中绕OO′轴转动时，什么边切割磁感线？
［生答］ab与cd边.
［师问］线框转入哪些位置，形成感应电动势最大？
［生答］线圈平面与磁感线平行时，ab边与cd边线速率方向都跟磁感线方向垂直，即两侧都垂直切割磁感线.此时形成感应电动势最大.
［师问］线框转动到哪些位置时，感应电动势最小？
［生答］当线框平面跟磁感线垂直时，ab与cd边的速率方向跟磁力线平行，即两侧不切割磁力线，此时感应电动势为0.
借助多媒体讲义，屏幕上打出中性面概念：
1.中性面——线框平面与磁力线垂直位置.
2.线圈处于中性面位置时，穿过线圈Φ最大，但=0.
3.线圈跨过中性面，线圈中I感方向要改变.线圈转一周，感应电压I感方向改变两次.
倘若从中性面开始计时，逆秒针方向匀速转动，角速率ω，经时间t，线圈转入图示位置，ab边与cd边的速率方向与磁场方向倾角为ωt，屏幕上打出线圈水平投影图，如图所示.
［师问］设ab=cd=l1磁感应硬度B，bc=ad=l2
这时ab边E感多大？
［生答］eab=Bl1l2ωsinωt
［师］cd边中E感跟ab边中感应电动势大小相同，又是串联在一起，此时整个线框中感应电动势多大？
［生答］e=eab+ecd=Bl1l2ωsinωt
屏幕上打出：
1.在匀强磁场中，匀速转动线圈形成感应电动势及感应电压是按余弦规律变化的.
瞬时表达式：e=Bl1l2ωsinωt=BSωsinωt
N匝线圈时，相当于N个完全相同的电源来个串联，e=NBSωsinωt.
其中最大值Em=NBSω
线框和用家电构成回路i=
sinωt
最大值Im=
2.屏幕上使线圈转动，如转ωt=60°,150°,210°,300°时，请中学生分别估算感应电动势的大小和方向？
最后将中学生估算推论总结：e=Emsinωt,既能表示电动势大小，又能表示电动势方向.
因为前面介绍的发电机的电动势按余弦规律变化，所以当负载为电灯等用家电时，负载两端的电流u、和流过的电压i，也按余弦规律变化，即
U=Umsinωt,
i=Imsinωt
这些按余弦规律变化的交变电压称作余弦式交变电压简称余弦式电压。
思索问题：结合物理知识，能够在直角座标系中画出余弦式电压的图象？（如右图）
［演示］用示波器显示照明电路的电流波形.剖析波形曲线特性，如图所示.
晓得还有其它方式的交流电。如锯齿波、脉冲波等。
（四）反省总结，随堂检查。
班主任组织中学生反省总结本节课的主要内容，并进行随堂检查。
（五）发导教案、布置预习。
布置下节课的预习作业，并对本节课巩固增强。
九、板书设计
十、教学反省
1、交流与直流有许多相像之处，也有许多不同之处．学习中我们非常要注意的是交流与直流的不同之处，即交流电的特殊之处．这既是学习、了解交流电的关键，也是学习、研究新知识的重要方式．在与已知的知识做对比小学习和把握新知识特性的方式，是数学课学习中很有效和很常用的技巧．
在学习交变电压之前，应帮助学生理解直流电和交流电的区别．其区别的关键是电压方向是否随时间变化．同时给出了恒定电压的定义——大小和方向均不随时间变化．
2、对于交变电压的形成，课本采取由感性到理智，由定性到定量，逐渐深入的述说技巧．为了有利于中学生理解和把握，教学中要尽可能用示波器或模型配合讲解．教学中应注意让中学生观察教材中的线圈通过4个特殊位置时水表表针的变化情况，剖析电动势和电压方向的变化交变电流，使中学生对线圈转动一周中电动势和电压的变化有比较清楚的了解．有条件的，还可以要求中学生运用已学过的知识，自己进行剖析和判定．
3、用图象表示交变电压的变化规律，是一种重要方式，它形象、直观、学生便于接受．要注意在中学生已有的图象知识的基础上，较好地把握这些叙述方式．更要让中学生晓得，交变电压有许多种，余弦电压只是其中简单的一种．课本中用图示的方式介绍了常见的几种，以宽广中学生思路，但不要求引伸．
4、在这一节学生要第一次接受许多新名词，如交变电压、正弦电压、中性面、瞬时值、最大值（以及下一节的有效值）等等．要让中学生明白这种名词的确切涵义．非常是对中性面的理解，要让中学生明晰，中性面是指与磁场方向垂直的平面．当线圈坐落中性面时，线圈中感应电动势为零，线圈转动过程中通过中性面时，其中感应电动势方向要改变．
5、课本上介绍的交变电压的形成，实际上是余弦交流电的形成．以圆形线框在匀强磁场中匀速转动为模型，以线框通过中性面为计时起点，得到电动势随时间满足余弦变化的交变电压．这儿可以明晰强调，电动势的最大值由线框的阻值、线框面积、转动角速率和磁感应硬度共同决定．