高中物理描述交變電流物理量新人教選修學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1第一頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十九分。一、知識(shí)回顧一、知識(shí)回顧(一一)、交變電流：、交變電流： 大小和方向都隨時(shí)間作周期性變化的電流叫做交變大小和方向都隨時(shí)間作周期性變化的電流叫做交變電流，簡(jiǎn)稱(chēng)交流。電流，簡(jiǎn)稱(chēng)交流。 其中按正弦規(guī)律變化的交流叫正弦交流電。其中按正弦規(guī)律變化的交流叫正弦交流電。 （二）、正弦交流的產(chǎn)生及變化規(guī)律（二）、正弦交流的產(chǎn)生及變化規(guī)律 1、產(chǎn)生：當(dāng)線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的、產(chǎn)生：當(dāng)線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈中產(chǎn)生的交流是隨時(shí)間按正弦規(guī)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈中產(chǎn)生的交流是隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的。即正弦交流。律變化的。即正弦交流。 2

2、、中性面：勻速旋轉(zhuǎn)的線圈，位于跟磁感線垂直的、中性面：勻速旋轉(zhuǎn)的線圈，位于跟磁感線垂直的平面叫做中性面。這一位置穿過(guò)線圈的磁通量最大，平面叫做中性面。這一位置穿過(guò)線圈的磁通量最大，但切割邊都未切割磁感線，或者說(shuō)這時(shí)線圈的磁通量但切割邊都未切割磁感線，或者說(shuō)這時(shí)線圈的磁通量變化率為零，線圈中無(wú)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。變化率為零，線圈中無(wú)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。第1頁(yè)/共17頁(yè)第二頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十九分。3、規(guī)律：、規(guī)律： 從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，則從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，則e=NBSsint 。用用Em表示峰值表示峰值NBS則則e=Em sintRERem電流電流I=sint=Im sint電壓電壓u=Um sint (

3、1)函數(shù)表達(dá)式：函數(shù)表達(dá)式：(2)在純電阻電路中在純電阻電路中第2頁(yè)/共17頁(yè)第三頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十九分。1、表征交流電變化快慢的物理量0t/sU/VT周期周期T：交變電流完成一次周期變化所用的時(shí)間頻率頻率f：1秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)T = 1/f = 2/T = 2f二、新課教學(xué)：二、新課教學(xué)：周期和頻率周期和頻率交流電也用周期和頻率來(lái)表示變化的快慢交流電也用周期和頻率來(lái)表示變化的快慢第3頁(yè)/共17頁(yè)第四頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十九分。 T和和f的物理意義：表征交流電變化的快慢的物理意義：表征交流電變化的快慢，T越小，越小，f越大，交流電變化越快。越大，交流電變化越快。 我國(guó)生

4、產(chǎn)和生活用交流電的周期我國(guó)生產(chǎn)和生活用交流電的周期T_s，頻率，頻率f_Hz，角速度，角速度_rad/s，在，在1內(nèi)電流的方向變化內(nèi)電流的方向變化_次。次。0.0250314100第4頁(yè)/共17頁(yè)第五頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十九分。2、表征交變電流大小的物理量、表征交變電流大小的物理量瞬時(shí)值：瞬時(shí)值： 對(duì)應(yīng)某一時(shí)刻的交流的值對(duì)應(yīng)某一時(shí)刻的交流的值 ，用小寫(xiě)字母表示，用小寫(xiě)字母表示，e , i , u峰值：峰值： 即最大的瞬時(shí)值即最大的瞬時(shí)值 ，用大寫(xiě)字母表示，用大寫(xiě)字母表示，UmmEmEm= NsB m=Em/ R注意：線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線方向的軸注意：線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感

5、線方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值為勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值為 Em=NBS，即僅由匝數(shù)，即僅由匝數(shù)N，線圈面積，線圈面積S，磁感強(qiáng)度，磁感強(qiáng)度B和角速度和角速度四個(gè)量決定。與軸的具體位置，線圈的形狀四個(gè)量決定。與軸的具體位置，線圈的形狀及線圈是否閉合都是無(wú)關(guān)的。及線圈是否閉合都是無(wú)關(guān)的。第5頁(yè)/共17頁(yè)第六頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十九分。表征交流電大小的物理量0t/s瞬時(shí)值：瞬時(shí)值：交變電流某一時(shí)刻的值最大值：最大值：交變電流的最大瞬時(shí)值U/VUm電壓最大值電壓瞬時(shí)值i/AIm電流最大值電流瞬時(shí)值第6頁(yè)/共17頁(yè)第七頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十九分。有效值：有效值：、意

6、義：描述交流電做功或熱效應(yīng)的物理量、意義：描述交流電做功或熱效應(yīng)的物理量、定義：跟交流熱效應(yīng)相等的恒定電流的值叫做交、定義：跟交流熱效應(yīng)相等的恒定電流的值叫做交流的有效值。流的有效值。、正弦交流的有效值與峰值之間的關(guān)系是正弦交流的有效值與峰值之間的關(guān)系是2mEE 2mII 2mUU注意：非正弦注意：非正弦（或余弦）（或余弦）交流的有效值和峰值之間交流的有效值和峰值之間無(wú)無(wú)此關(guān)系，此關(guān)系，但可按有效值的定義進(jìn)行推導(dǎo)但可按有效值的定義進(jìn)行推導(dǎo) 。第7頁(yè)/共17頁(yè)第八頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十九分。說(shuō)明說(shuō)明1、交流用電器的額定電壓和額定電流指的是有效值；交流用電器的額定電壓和額定電流指的是有效值；

7、交流電流表和交流電壓表的讀數(shù)是有效值。保險(xiǎn)絲交流電流表和交流電壓表的讀數(shù)是有效值。保險(xiǎn)絲的熔斷值為有效值，電容器的擊穿電壓為峰值。對(duì)的熔斷值為有效值，電容器的擊穿電壓為峰值。對(duì)于交流電若沒(méi)有特殊說(shuō)明的均指有效值。于交流電若沒(méi)有特殊說(shuō)明的均指有效值。說(shuō)明說(shuō)明2、在求交流電的功、功率或電熱時(shí)必須用交流電的在求交流電的功、功率或電熱時(shí)必須用交流電的有效值。有效值。 求電量用平均值。求電量用平均值。說(shuō)明說(shuō)明3、交流電壓表和電流表通過(guò)交流電時(shí)，實(shí)際上已交流電壓表和電流表通過(guò)交流電時(shí)，實(shí)際上已經(jīng)由電表內(nèi)部元件把交流電變成了等效的直流經(jīng)由電表內(nèi)部元件把交流電變成了等效的直流，所以讀出的就是交流的有效值，并且

8、電表的，所以讀出的就是交流的有效值，并且電表的指針不會(huì)忽左忽右地?cái)[動(dòng)。指針不會(huì)忽左忽右地?cái)[動(dòng)。第8頁(yè)/共17頁(yè)第九頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十九分。平均值：平均值：ENt求通過(guò)某導(dǎo)體截面的電量一定要用平均值。求通過(guò)某導(dǎo)體截面的電量一定要用平均值。 【例例1】某交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間的關(guān)某交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間的關(guān)系，如圖所示，如果其它條件不變，僅使線圈的轉(zhuǎn)速系，如圖所示，如果其它條件不變，僅使線圈的轉(zhuǎn)速加倍，則交流電動(dòng)勢(shì)的最大值和周期分別變?yōu)椋颖?，則交流電動(dòng)勢(shì)的最大值和周期分別變?yōu)椋?）A400V，0.02s B200V, 0.02sC400V, 0.08s D200V,

9、 0.08s第9頁(yè)/共17頁(yè)第十頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十九分。 解析：解析：從圖中看出，該交流電的最大值和周從圖中看出，該交流電的最大值和周期分別是：期分別是：Em100V，T0.04s，而最大值，而最大值EmNBS，周期，周期T2；當(dāng)線圈轉(zhuǎn)速加倍時(shí)，；當(dāng)線圈轉(zhuǎn)速加倍時(shí)，2，故，故Em2Em200V，TT20.02s.故選故選B。第10頁(yè)/共17頁(yè)第十一頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十九分?！纠?】如圖表示一交流的電流隨時(shí)間變化的圖如圖表示一交流的電流隨時(shí)間變化的圖像，此交變電流的有效值是多大？像，此交變電流的有效值是多大？4 23 2第11頁(yè)/共17頁(yè)第十二頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十九分

10、。 解析：解析：交流的有效值等于熱效應(yīng)與此交流等效的直流電交流的有效值等于熱效應(yīng)與此交流等效的直流電的值，為分析方便，可選交流電的一個(gè)周期進(jìn)行研究。設(shè)的值，為分析方便，可選交流電的一個(gè)周期進(jìn)行研究。設(shè)此交變電流的有效值為此交變電流的有效值為I，根據(jù)交流有效值的定義，有：，根據(jù)交流有效值的定義，有：222121122I RTI RTI RT所以：所以：22121()2III221(4 2)(3 2)52A4 23 2第12頁(yè)/共17頁(yè)第十三頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十九分?！纠?】圖中兩交變電流通過(guò)相同的電阻圖中兩交變電流通過(guò)相同的電阻R。求。求：（：（1）分別寫(xiě)出它們的有效值、周期和頻率。）

11、分別寫(xiě)出它們的有效值、周期和頻率。（2）計(jì)算它們?cè)冢┯?jì)算它們?cè)赗上產(chǎn)生的功率之比。上產(chǎn)生的功率之比。第13頁(yè)/共17頁(yè)第十四頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十九分。解析：解析： （1）圖甲為正弦交流電，其有效值）圖甲為正弦交流電，其有效值I1Im 3.55A，周期周期T10.4s，頻率，頻率f12.5Hz；圖乙為方波交流電，電流；圖乙為方波交流電，電流的大小不變、方向作周期變化，由于熱效應(yīng)與電流方向無(wú)的大小不變、方向作周期變化，由于熱效應(yīng)與電流方向無(wú)關(guān)，因而它的有效值為關(guān)，因而它的有效值為5A，周期，周期T20.4s，頻率，頻率f22.5Hz。 2（2）由公式）由公式PI2R得：得：P甲甲:P乙乙I

12、12R:I22R（I1I2）21:2第14頁(yè)/共17頁(yè)第十五頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十九分?！纠?】如圖所示，矩形線圈的匝數(shù)為如圖所示，矩形線圈的匝數(shù)為n，線圈面積為，線圈面積為S，線圈內(nèi)阻為線圈內(nèi)阻為r，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO軸以角速度軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，外電路電阻為勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，外電路電阻為R。在線圈由圖示。在線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)位置轉(zhuǎn)過(guò)90的過(guò)程中，求：的過(guò)程中，求：(1)通過(guò)電阻通過(guò)電阻R的電量的電量q；解析：解析： 在此過(guò)程中，穿過(guò)線圈磁通量變化在此過(guò)程中，穿過(guò)線圈磁通量變化BS所用時(shí)間所用時(shí)間42Tt 產(chǎn)生的平均電動(dòng)勢(shì)為產(chǎn)生的平均電動(dòng)勢(shì)為2()EnBSIRrRr2EnnB St平均電流為平均電流為