表征交变电流物理量.docx

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1、表征交变电流物理量物理教案表征交变电流的物理量 教学目标 一、学问目标 1、复习上节课学问，并推出； 2、理解交变电流的周期、频率含义，驾驭它们相互间关系，知道我国生产和生活用电的周期（频率）的大小 3、理解交变电流的最大值和有效值的意义，知道它们之间的关系，会应用正弦式交变电流有效值公式进行有关计算 4、能利用有效值定义计算某些交变电流的有效值 二、实力目标 1、培育学生阅读、理解及自学实力 2、培育学生将学问进行类比、迁移的实力 3、使学生理解如何建立新的物理概念而培育学生处理解决新问题实力 4、培育学生应用数学工具处理解决物理问题的实力 5、训练学生由特别到一般的归纳、演绎思维实力 6、

2、培育学生的实际动手操作实力 三、情感目标 1、由用电器铭牌，可介绍我国近几年的经济腾飞，激发学生爱国精神和为建设祖国发奋学习的精神 2、让学生体会对称美 教学建议 教材分析及相关教法建议1、要让学生知道，由于交变电流的电压、电流等的大小和方向都随时间作周期性改变，就须要多一些物理量来描述它不同方面的特性如：周期和频率表示交变电流周期性改变的快慢，最大值表明交变电流在改变过程中所能达到的最大数值，反映了交变电流的改变范围2、交变电流的有效值表示交变电流产生的平均效果，是教学的重点，也是教学的难点首先要使学生明白引入有效值的必要：由于交变电流的大小和方向随时间改变，它产生的效果也随时间而改变，而好

3、用中经常只要知道它的平均效果就可以了为此引入有效值的概念；进而让学生知道怎样衡量交变电流的平均效果，即用与交变电流有相同热效应的直流来表示交变电流的平均效果，从而明确有效值的物理意义3、要让学生知道，提到交变电流的电压、电流、电动势时，假如不加特殊说明，通常指的都是交变电流的有效值，电表测量的数值，也都是有效值正弦电流的有效值和最大值的关系，课本中是干脆给出的，不要求加以证明但它非常有用，应要求学生记住还要让学生明确地知道，这一关系只对正弦式电流成立，对其他波形的交变电流并不成立。 教学重点、难点、疑点及解决方法1、交变电流有效值概念既是重点又是难点，通过计算特别形式的交变电流的有效值来体会和

4、驾驭它的定义2、交变电流瞬时值确定使学生感到困难，通过例题分析使学生学会借助数学工具处理解决物理问题的实力。 -方案 表征交变电流物理量 教学目的： l、驾驭表征交变电流大小物理量 2、理解有效值的定义并会用它解决相关问题 3、驾驭表征交变电流改变快慢的物理量 教学重点：表征沟通电的几个物理量，特殊是“有效值” 教学难点：有效值的理解 教学方法：启发式综合教学法 教学用具：幻灯片、沟通发电机模型、演示电流表、 教学过程： 一、学问回顾 （一）、交变电流： 大小和方向都随时间作周期性改变的电流叫做交变电流，简称沟通如图所示（b）、（c）、（e）所示电流都属于沟通，其中按正弦规律改变的沟通叫正弦沟

5、通如图（b）所示而（a）、(d)为直流，其中（a）为恒定电流 （二）、正弦沟通的产生及改变规律 1、产生：当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生的沟通是随时间按正弦规律改变的即正弦沟通 2、中性面：匀速旋转的线圈，位于跟磁感线垂直的平面叫做中性面这一位置穿过线圈的磁通量最大，但各边都未切割磁感线，或者说这时线圈的磁通量改变率为零，线圈中无感应电动势 3、规律：（1）函数表达式：匝面积为的线圈以角速度转动，从中性面起先计时，则用表示峰值,则在纯电阻电路中， 电流： 电压： （2）图象表示： 二、新课教学： 1、表征交变电流大小物理量 瞬时值：对应某一时刻的沟通的值，用小写字

6、母表示， 峰值：即最大的瞬时值用大写字母表示，,， , 留意：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动时，所产生感应电动势的峰值为，即仅由匝数，线圈面积，磁感强度和角速度四个量确定与轴的详细位置，线圈的形态及线圈是否闭合都是无关的 有效值： 、意义：描述沟通电做功或热效应的物理量 、定义：跟沟通热效应相等的恒定电流的值叫做沟通的有效值 、正弦沟通的有效值与峰值之间的关系是；. 留意：正弦沟通的有效值和峰值之间具有；的关系，非正弦（或余弦）沟通无此关系，但可按有效值的定义进行推导，如对于正负半周最大值相等的方波电流，其热效应和与其最大值相等的恒定电流是相同的，因而其有效值即等于其最大值即

7、、沟通用电器的额定电压和额定电流指的是有效值；沟通电流表和沟通电压表的读数是有效值对于沟通电若没有特别说明的均指有效值 、在求沟通电的功、功率或电热时必需用沟通电的有效值 峰值、有效值、平均值在应用上的区分 峰值是沟通改变中的某一瞬时值，对纯电阻电路来说，没有什么应用意义若对含电容电路，在推断电容器是否会被击穿时，则需考虑沟通的峰值是否超过电容器的耐压值 沟通的有效值是按热效应来定义的，对于一个确定的沟通来说，其有效值是肯定的而平均值是由公式确定的，其值大小由某段时间磁通量的改变量来确定，在不同的时间段里是不相同的如对正弦沟通，其正半周或负半周的平均电动势大小为： ，而一周期内的平均电动势却为

8、零在计算沟通通过电阻产生的热功率时，只能用有效值，而不能用平均值在计算通过导体的电量时，只能用平均值，而不能用有效值 在实际应用中，沟通电器铭牌上标明的额定电压或额定电流都是指有效值，沟通电流表和沟通电压表指示的电流、电压也是有效值，解题中，若题示不加特殊说明，提到的电流、电压、电动势都是指有效值 、表征交变电流改变快慢的物理量 周期：电流完成一次周期性改变所用的时间单位：s. 频率：一秒内完成周期性改变的次数单位：Z. 角频率：就是线圈在匀强磁场中转动的角速度单位：rad/s. 、角速度、频率和周期的关系： 3、疑难辨析 沟通电的电动势瞬时值和穿过线圈面积的磁通量的改变率成正比当线圈在匀强磁

9、场中匀速转动时，线圈磁通量也是按正弦（或余弦）规律改变的，若从中性面起先计时，时，磁通量最大，应为余弦函数，此刻改变率为零（切线斜率为零），时，磁通量为零，此刻改变率最大（切线斜率最大），因此从中性面起先计时，感应电动势的瞬时表达式是正弦函数，如上图（a）（b）所示分别是和 描述交变电流的物理量人教版选修3-2第四章5.2描述交变电流的物理量教材分析与恒定电流不同，由于交变电流的电压、电流等大小和方向都随时间做周期性改变，须要用一些特别的物理量来描述它在改变中不同方面的特性，本节主要介绍这样一些物理量。一、学习要求1.知道交变电流的周期和频率，知道我国供电线路交变电流的周期频率.2.知道交变电

10、流和电压的峰值，有效值及其关系.3、会用图象和函数表达式描述正弦交变电流。二、教材重点交变电流的有效值三、教材难点一般电流有效值的求解四、教学资源通过思索探讨，使学生明白，从电流热效应上看，沟通电产生的效果可以与某地恒定电流相等，由此引入有效值的概念.1定义：让沟通与恒定电流通过相同的电阻，假如它们在一周期内产生的热量相等，就把这个恒定电流的值（I或U）叫做这个沟通的有效值.课本第一次明确地用一个周期T来定义有效值，使得有效值的概念更加精确.2.正弦交变电流的有效值与峰值的关系，这一关系只对正弦式电流成立，对其它波形的交变电流一般不成立.其它波形的交变电流的有效值就依据有效值的定义去求解。3.

11、几点说明：各种运用交变电流的电器设备上所标的额定电压、额定电流均指有效值；沟通电压表和沟通电流表所测量的数值也都是有效值；将电容器接入沟通电路中，其耐压值应不小于交变电流的最大值，但熔丝的选择应据有效值来确定其熔断电流；一般状况下所说的交变电流的数值，若无特殊说明，均指有效值。4有效值与平均值的区分：交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的，对一个确定的交变电流，其有效值是肯定的，而平均值是由来确定的，其数值大小与时间间隔有关。在计算交变电流通过导体产生的热量、热功率时，只能用有效值，而不能用平均值；在计算通过导体截面的电量时，只能用交变电流的平均值，即q=t。典型例题例：如图边长为L的单匝

12、正方形线框，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，线框电阻为R，当线框绕ab边从图示位置以角速度匀速转过的过程中，求(1)外力所做的功；(2)流过线框导线截面的电量析外力所做的功，即线框中产生的热量。应据线圈产生电动势的有效值求热量。一般是先求最大值，再求有效值。线框转过的过程中，线圈内产生的电动势最大值为：电动势的有效值为线圈转过所用的时间为.线圈内产生的热量.典型错解E=(2)流过导线截面的电量：，高一物理教案：表征交变电流的物理量教学设计 高一物理教案：表征交变电流的物理量教学设计 教学目的： l、驾驭表征交变电流大小物理量。 2、理解有效值的定义并会用它解决相关问题。 3、驾驭表征交变电流改

13、变快慢的物理量。 教学重点： 驾驭表征交变电流大小物理量。理解有效值的定义并会用它解决相关问题 教学难点： 有效值的理解 教学打算： 幻灯片、沟通发电机模型、演示电流表、 教学过程： 一、学问回顾 (一)、交变电流： 大小和方向都随时间作周期性改变的电流叫做交变电流，简称沟通。如图15-1所示(b)、(c)、(e)所示电流都属于沟通，其中按正弦规律改变的沟通叫正弦沟通。如图(b)所示。而(a)、(d)为直流其中(a)为恒定电流。 (二)、正弦沟通的产生及改变规律。 1、产生：当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生的沟通是随时间按正弦规律改变的。即正弦沟通。 规律：图象表示

14、： 二、新课教学： 1、表征交变电流大小物理量 瞬时值：对应某一时刻的沟通的值 用小写字母x 表示，e i u 峰值：即最大的瞬时值 有效值： 、意义：描述沟通电做功或热效应的物理量 、定义：跟沟通热效应相等的恒定电流的值叫做沟通的有效值。 、正弦沟通的有效值与峰值之间的关系是= I= U= 。 留意：正弦沟通的有效值和峰值之间具有= ，U= 的关系，非正弦(或余弦)沟通无此关系，但可按有效值的定义进行推导，如对于正负半周最大值相等的方波电流，其热效应和与其最大值相等的恒定电流是相同的，因而其有效值即等于其最大值。即I=I 。 、沟通用电器的额定电压和额定电流指的是有效值;沟通电流表和沟通电压

15、表的读数是有效值。对于沟通电若没有特别说明的均指有效值。 、在求沟通电的功、功率或电热时必需用沟通电的有效值。 、峰值、有效值应用上的区分。 峰值是沟通改变中的某一瞬时值，对纯电阻电路来说，没有什么应用意义。若对含电容电路，在推断电容器是否会被击穿时，则需考虑沟通的峰值是否超过电容器的耐压值。 沟通的有效值是按热效应来定义的，对于一个确定的沟通来说，其有效值是肯定的。 在实际应用中，沟通电器铭牌上标明的额定电压或额定电流都是指有效值，沟通电流表和沟通电压表指示的电流、电压也是有效值，解题中，若题目不加特殊说明，提到的电流、电压、电动势时，都是指有效值。 2、表征交变电流改变快慢的物理量 、周期

16、T：电流完成一次周期性改变所用的时间。单位：s . 、频率f：一秒内完成周期性改变的次数。单位：HZ. = 三、巩固练习 1、正弦沟通电压的峰值为10V，周期为0.2S，将此电压接在10 的电阻上，在0.05s内电阻上产生的热量( ) A、可能为零 B、肯定为0 .25J C、不行能大于0.25J D、可能小于是0.25J 2、某沟通电压随时间的改变规律如图15-14所示，则此沟通电的频率是_Hz。若将该电压加在10uf的电容器上，则电容器的耐压值不应小于_V;沟通电压的有效值等于_V 描述交变电流的物理量学案课件练习 二.描述交变电流的物理量【要点导学】表征交变电流的物理量（1）瞬时值：沟通

17、电的瞬时值反映的是不同时刻沟通电的大小和方向，瞬时值是时间的函数，不同时刻瞬时值不同。正弦沟通电瞬时值的表达式为e=EmsintU=Umsint（2）最大值：沟通电的最大值反映的是沟通电大小的改变范围，当线圈平面与磁力线平行时，沟通电动势最大，EmNBS，瞬时值与最大值的关系是：EmeEm。（3）有效值：沟通电的有效值是依据电流的热效应来规定的。即在同一时间内，跟某一沟通电能使同一电阻产生相等热量的直流电的数值，叫做该沟通电的有效值，正弦沟通电的有效值与最大值之间的关系是：E=Em/U=Um/I=Im/各种沟通电电气设备上所标的、沟通电表上所测得的以及在叙述中没有特殊加以说明的沟通电的最大值，

18、都是指有效值。（4）平均值：沟通电的平均值是沟通电图像中波形与横轴所围的面积跟时间的比值，用e=nt计算（5）表征交变电流改变快慢的物理量周期T：电流完成一次周期性改变所用的时间。单位：s.频率f：一秒内完成周期性改变的次数。单位：HZ.角频率：就是线圈在匀强磁场中转动的角速度。单位：rad/s.角速度、频率、周期的关系=2f=2/T 【范例精析】例1、图521表示一交变电流随时间改变的图象。此交变电流的有效值是：（）A.5安B.5安C.3.5安D.3.5安解析:很多同学对交变电流有效值的意义理解不深，只知道机械地套用正弦交变电流的最大值是有效值的倍的关系，干脆得出有效值.由图象知该交变电流不

19、是正弦沟通电，因此不能套用I=Im/公式求，必需从有效值的定义考虑。设该交变电流的有效值为I，通过电阻R，在一个周期时间内产生的热量为Q，则Q=I2RT。题中的沟通电通过相同电阻R在一个周期内产生的热量为Q，则Q=I12RT/2+I22RT/2因Q=Q，有I2RT=I12RT/2+I22RT/2I=5（安）故选项B正确。例2、如图522所示，在匀强磁场中有一个“冂”形导线框可绕AB轴转动，已知匀强磁场的磁感强度B=5/T，线框的CD边长为20cm.CE、DF长均为10cm，转速为50r/s，若从图示位置起先计时，（1）写出线框中感应电动势的瞬时值表达式；（2）若线框电阻r=3,再将AB两端接“

20、6V，12W”灯泡，小灯泡能否正常发光？若不能，小灯泡实际功率多大？解析：（1）留意到图示位置磁感线与线圈平面平行，瞬时值表达式应为余弦函数，先出最大值和角频率：=2n=100rad/sEm=BS=5/0.20.1100=10(V)所以电动势瞬时表达式应为：e=10cos100t(V)。（2）小灯泡的电阻为R=U额2额62/12=3，先求出交变电流电动势有效值E=Em/=10(V)此后电路可看成恒定电流电路，由于R=r,U=Em/2=5V，小于额定电压，故小灯泡不能正常发光。其实际功率是p=U2/R=52/3=25/3=8.3(W)拓展：在沟通电路中，计算沟通的发热功率及热量必需用有效值。另外

21、，沟通电表的读数也为有效值。但在计算流过电路中的电量时用电流平均值计算，即：q=it=（N/Rt）t=N/R。例3、将电阻为r的直导线abcd沿矩形框架边缘加以弯曲，折成“”形，其中ab=cd=L1，bc=L2。在线端a、d间接电阻R和电流表A，且以a、d端连线为轴，以角速度在磁感应强度为B的匀强磁场中匀速转动，如图5-2-3所示，求：（1）沟通电流表A的示数；（2）从图示位置转过90角的过程中，电阻R上产生的热量；（3）写出弯曲导线转动过程中，从图示位置起先计时的电动势的表达式。解析：（1）弯曲导线转到图示位置时有感应电动势的峰值为Em=BL2L1=BL1L2产生电流的峰值为Im=Em/(R

22、+r)=BL1L2/(R+r)电流表A的示数I=Im/=BL1L2/2(R+r)（2）由图示位置转过90角所用时间t=T/4=/电阻R上产生的热量为QR=I2Rt=RB2L12L22/4(R+r)2（3）电动势为e=Emcost=BL1L2cost【实力训练】1、一个矩形线圈在匀强磁场中转动，产生的感应电动势按正弦规律改变，其瞬时值的表达式为e=220sin100tV，下列说法中正确的是：(ABD)A频率是50HzB.当t=0时，线圈平面与中性面重合C当t=1/100s时，e的值最大，为220VD线圈转动的角速度为314rad/s2、下列数据中不属于交变电流有效值的是（C）A.沟通电表的示数B

23、.灯泡的额定电压C.电容器的耐压值D.保险丝的额定电流3、一个接在直流电源上的电热器所消耗的电功率为P1，若把它接到电压最大值与直流电压相等的正弦式沟通电源上，该电热器所消耗的电功率为P2，则P1：P2为：(A)A.2：1B.1：2C.1：1D.1：4、一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，周期为T。从中性面起先计时，当t=T/12时，线圈中感应电动势的瞬时值为2V，则此交变电流的有效值为（A）A.2VB.2VC.VD./2V5、一电阻接在20V的直流电源上，消耗的电功率为10W，把这一电阻接在某一沟通电源上，该沟通电源的输出电压u随时间t改变的图象如图5-2-4所示，则这一电阻消

24、耗的电功率为（A）A.5WB.7.07WC.10WD.14.1W6、在电阻R上分别加如图5-2-5（1）、（2）所示的交变电压u1和u2，在较长的相等时间内，内阻R上产生的热量相等，电阻R的阻值改变可以忽视，那么（BC）A.交变电压u2的最大值Um等于UB.交变电压u2的最大值Um等于UC.交变电压u1的有效值等于UD.交变电压u1的有效值等于U/7、沟通电的有效值是依据电流的热效应来规定的，那么，在计算一个通有交变电流的电阻产生的热量或电阻的热功率时，是用交变电流的瞬时值、最大值还是有效值？若一个10的电阻，通过的电流为i=2sin314tA，那么这个电阻的热功率是多大？有效值20W8、一个

25、正弦规律改变的交变电流的图象如图5-2-6所示，依据图象计算：（1）交变电流的频率。（2）交变电流的有效值。（3）写出该电流的瞬时值表达式。（4）在什么时刻该电流的瞬时值大小与其有效值相等。（1）50HZ（2）10A（3）i=20sin100t（A）（4）t=0.0025(2n+1)n=(0,1,2,3,)9、求如图5-2-7所示的交变电流的有效值。4.33A10、沟通发电机模型的矩形线圈abcd在匀强磁场中绕与磁场垂直的轴匀速转动。线圈共有n匝，边长ab=L1，bc=L2，线圈的内电阻为r，外电阻为R，磁感应强度是B，线圈转动的角速度是，如图5-2-8所示。求：（1）转动过程中电流表的读数。

26、（2）线圈转动一周，外力做了多少功？nBL1L2/2(R+r)Rn2B2L12L22/4(R+r)211、单匝矩形线圈abcd绕ad边为轴在匀强磁场B中匀速转动，如图529所示，图中ab=L1,bc=L2,线框电阻为r,ad间接入的电阻为R。R与志向电流表A串联，线圈角速度为，求：（1）电流表A的读数。（2）从图示位置转过90的过程中通过电流表的总电量q。（3）从图示位置转过90的过程中电阻R上产生的热量Q热。BL1L2/(R+r)BL1L2/(R+r)RB2L12L22/4(R+r)2 第16页 共16页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页