《描述交變電流的物理量》教案正式版

1、教學課題： 描述交變電流有物理量一.教學目標【知識和技能】1.理解交變電流的周期、頻率含義，掌握它們相互間關系，知道我國生產(chǎn)和生活 用電的周期（頻率）的大小.2、理解交變電流的最大值和有效值的意義，知道它們之間的關系，會應用正弦式 交變電流有效值公式進行有關計算.3、能利用有效值定義計算某些交變電流的有效值【過程和方法】1、培養(yǎng)學生閱讀、理解及自學能力.2、培養(yǎng)學生將知識進行類比、遷移的能力.3、使學生理解如何建立新的物理概念而培養(yǎng)學生處理解決新問題能力.4、培養(yǎng)學生應用數(shù)學工具處理解決物理問題的能力.5、訓練學生由特殊到一般的歸納、演繹思維能力.6、培養(yǎng)學生的實際動手操作能力.【情感、態(tài)度、

2、價值觀】1、由用電器銘牌，可介紹我國近幾年的經(jīng)濟騰飛，激發(fā)學生愛國精神和為建設祖 國發(fā)奮學習的精神.2、讓學生體會對稱美.二.教學重點、難點重點：交流電的有效值、最大值、頻率、周期的理解難點：1、交變電流有效值概念既是重點又是難點，通過計算特殊形式的交變電 流的有效值來體會和掌握它的定義。2、交變電流瞬時值確定使學生感到困難，通 過例題分析使學生學會借助 數(shù)學工具處理解決物理問題的能力。三.教學儀器投影儀、交流發(fā)電機模型、演示電流表四.教學方法啟發(fā)式綜合教學法五.教學過程引入一、知識回顧（一）、交變電流：大小和方向都隨時間作周期性變化的電流叫做交變電流，簡稱交流.如圖所示（b）、（c）、（e）

3、所示電流都屬于交流，其中按正弦規(guī)律變化的交流叫正弦 交流.如圖（b）所示.而（a）、（d）為直流，其中（a）為恒定電流.（二）、正弦交流的產(chǎn)生及變化規(guī)律.1、產(chǎn)生：當線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉動時，線圈中產(chǎn) 生的交流是隨時間按正弦規(guī)律變化的.即正弦交流.2、中性面：勻速旋轉的線圈，位于跟磁感線垂直的平面叫做中性面.這一位 置穿過線圈的磁通量最大，但各邊都未切割磁感線，或者說這時線圈的磁通量變 化率為零，線圈中無感應電動勢.3、規(guī)律：(1)函數(shù)表達式：匝面積為的線圈以角速度轉動，從中性面開始計時，則.用表 示峰值，則在純電阻電路中，電流：i=ImSinN.電壓：m = 6mSin

4、cct .(2)圖象表?。盒抡n1、表征交變電流大小 物理量 瞬時值：對應某一時刻的交流 的值，用小寫e、i字母表示.峰值：即最大的瞬時信用大寫 Em、I m子母表小.注意：線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線方向的軸勻速轉動時， 所產(chǎn)生感應電動勢的峰值為&m = nBS。，即僅由匝數(shù)，線圈面積，磁感強度和角速度四個量決定.與軸的具體位置，線圈的形狀及線圈是否閉合都是無關的.有效值：i、意義：描述交流電做功或熱效應的 物理量ii、定義：跟交流熱效應相等的恒定電流的值叫做交流的有效值.iii、正弦交流的有效值與峰值之間的關系是；.注意：正弦交流的有效值和峰值之間具有；的關系，非正弦(或余弦)交流

5、 無此關系，但可按有效值的定義進行推導，如對于正負半周最大值相等的方波電 流，其熱效應和與其最大值相等的恒定電流是相同的，因而其有效值即等于其最 大化即.iv、交流用電器的額定電壓和額定電流指的是有效值；交流電流表和交流電壓表 的讀數(shù)是有效值.對于交流電若沒有特殊說明的均指有效值.V、在求交流電的功、功率或電熱時必須用交流電的有效值.峰值、有效值、平均值在應用上的區(qū)別.峰值是交流變化中的某一瞬時值， 對純電阻電路來說，沒有什么應用意義.若 對含電容電路，在判斷電容器是否會被擊穿時，則需考慮交流的峰值是否超過電 容器的耐壓值.交流的有效值是按熱效應來定義的，對于一個確定的交流來說，其有效值是 一

6、定的.而平均值是由公式確定的，具值大小由某段時間磁通量的變化量來決定， 在不同的時間段里是不相同的.如對正弦交流，其正半周或負半周的平均電動勢 ,，一 一 2大小為：E = 4bS而一周期內的平均電動勢卻為零. 在計算交流通過電阻產(chǎn)生的熱功率時，只能用有效值，而不能用平均值.在計算通過導體的電量時，只能 用平均值，而不能用有效值.在實際應用中，交流電器銘牌上標明的額定電壓或額定電流都是指有效值， 交流電流表和交流電壓表指示的電流、電壓也是有效值，解題中，若題示不加特 別說明，提到的電流、電壓、電動勢都是指有效值.2、表征交變電流變化快慢的 物理量周期：電流完成一次周期性變化所用的時間.單位：

7、s.頻率：一秒內完成周期性變化的次數(shù).單位：H z.角頻率：就是線圈在勻強磁場中轉動的角速度.單位： rad/s.2-1、角速度、頻率和周期的關系：T =三f3.交流電的有效值計算Q1 - Q2例題與練習【例1】一交流電路中的電流變化規(guī)律為i=Imsincot.已知在t昵1 = 1OA,那幺卑接在電路中的電篇表的示數(shù)是多如8【分析】電流表的示數(shù)表示的是電流的有效值.T【解】由i二Im就口價t,代入題設條件i = 10A, t=£,得_ T . T t . 2兀 T tl0 = Iui smw * - = 1 siny 目= 1/1111,10瓜.1072?=-A = 1OA,即電流表

8、示數(shù)為10A.【例2】一交變電流電壓表達式為u=20sin314tV,則這個交流電壓的峰值Um=有效值U=,周期T=,頻率.畫出它的圖象.【分析】 把已知的交流電壓和標準式相對照即得.m 標準式 則已知電壓u=20sin314t,u = Umsin®t.UM = 20V, 3 =314.U1a 20U- = -V = 1072V = 14 IV,周期:='=' s = 0.02sf9 314 50 = 50Ez.這個交流電壓的u-t圖像如圖所示.【例31如圖表示一交變電流的電流隨時間而變化的圖像.此交流電流的有效值 是【】A. 5陋AB. 5A城C. 3.5J2A o

9、-&RD. 35A【分析】 使此交變電流通過電阻R,在一個周期內產(chǎn)生的熱量為 Q交二3+1拉，； = Q：+I=)R y- 式中工1馬=3rEA, T = 0,02s.設另一直流電I,通過同樣的電阻在同樣時間(T=0.02s)內產(chǎn)生的熱量則為根據(jù)有效值的定義，由Q直二Q交，即 T Frt=q；+,)r*這個直流電流強度，就稱為此交變電流的有效值.答B(yǎng).【例41在兩個阻值相同的電阻上分別通以如圖所示的正弦交變電流和方形波電 流，它們的峰值和周期都相同，則兩電阻在相同時間內產(chǎn)生的熱量之比為【A. 1 ： 1 B. 1 ： 2 C. 2 ： 1 D. 2 ： 3【分析】正弦交變電流的有效值為它流經(jīng)電阻R在時間t內產(chǎn)生的熱量為）1 _n _Q = I Rt =方形波電流經(jīng)過電阻R在時間t內產(chǎn)生的熱量為Q2 = I 洞- Q1 , 1 金Q2 2【答】B.【說明】計算熱量時必須用有效值.【例51把U0=10V的直流電壓加在阻值為R的電阻上，具發(fā)熱功率跟另一個交變電壓加在阻值為趣的電阻上相同，則這個交流的峰值為 口A. 10VB. 10 北VC. 20UD. 2Ck份V【分析】設這個交流的有效值為U,由題