交变电流的有效值

附件： 参评作者信息采集表 姓 名 谭伟锋 性别 男 民族 汉 出生年月 1977 年 9 月 学 历 本科 专业 物理 专业技术职务 中学二级 单位全名 从化中学 电话 87913362 单位地址 从化市街口街城内路 239 号 邮编 510900 家庭地址 移动电话E-mail 身份证号2 交变电流的有效值教学设计 从化中学 物理科 谭伟锋 设计思想 在现代工农业生产及日常生活中大都用交流电，交流电是随时间变化的，产生的效果 也是随时间变化的，那么我们怎样研究交流电的产生效果呢？平时我们家庭的电度表是怎 样计算电功的？平时我们所说的交流电压是 220V 又是什么意思？我们要用交流电流表测量 家庭用电的电流读数又会是怎样的呢？测量的结果说明什么问题？这些一系列的问题我们 可以通过本节内容的学习得到解决。其实我们只需要研究交流电的平均效果就行了，怎样 说明交流电的平均效果，这就要理解交流电的有效值的意义了，这是本节内容的重点，也 是难点。我们可以通过设计这样一个演示实验：用两个相同的小灯泡，分别接在直流电源 和交流电源上，让两个小灯泡发光情况相同，让学生观察和思考分析，提出有效值的定义。 知识与技能 1理解什么是交流电的最大值和交流电的有效值 2知道交流电的最大值和有效值之间的关系 3知道各种交流电用电器上所示值为有效值 4知道交流电压表和电流表所测量值为有效值 5理解计算交流电的功、功率、热量等用有效值 6了解几种典型交流电的有效值的计算方法 过程与方法 1通过与现实生活中的例子应用相结合，比较和理解得到交流用电 器所示值与交流电表的所测值的物理意义 2通过结合电度表的应用学习理解交流电的功、功率的意义 3通过比较的方法理解正弦交流电的最大值和有效值的关系 4通过几种典型交流电的有效值的计算让学生学会应用数学工具描 述和分析处理物理问题 教学目标 情感态度与价值观 1通过学习交流用电器的铭牌的意义，交流电表的测量值的意义， 电度表所测的电功的意义，培养学生理论联系实际，将所学知识应用 到现实生活中去 2通过介绍现代科技的突飞猛进，激发学生的学习热情 教学重点 1交流电有效值概念 2几种典型交流电有效值的计算方法 教学难点 1交流电有效值概念 2几种典型交流电有效值的计算方法 教学用具 电源、小灯泡“6V 0.3A”、导线、开关、滑动变阻器 教学方法 1在教师的指导下的启发式教学 2归纳总结法 教学环节 教学内容和教师组织活动 学生主体活动 提问讨论， 引入课题 一.问题讨论： 1.交流电的大小和方向都在变化，交流电表的测量值是怎样的呢？ 2.我们家庭所用的电度表是怎样测量电流所做的功的？ 二.提出问题： 1.平时我们所说的我国家庭所用的交流电电压是 220V 是什么意 思？ 2.如果是外国的交流电他们的交流电电压又是多少？是怎样定 义出来的？ 学生回答： a、交流电表的示数会不 断的变化 b、交流电表的示数不变 的 学生思考讨论交流 3 教师：完成本节内容的学习后，能解决以上的问题。下面，我 们一起来研究交流电。 新课教学 交流电有 效值的概 念 观察与思考 演示实验：下图所示，将两只 “6V 0.3A” 小灯泡 A、B， 一个接在 6V 的直流电源上，一个接在有效值为 6V 的交流电源 上，请观察两个小灯泡的亮度情况 教师提问：你们所说的两个小灯泡亮度相同的物理意义是什么？ 教师总结归纳： 交变电流的有效值是根据电流的热效应规定的：让交流电 和直流电通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生 的热量相等，就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值。 学生观察，思考 两个小灯泡的亮度相同 学生思考讨论交流 A说明小灯泡的实际功 率相同 B说明在相等的时间内 两个小灯泡产生的热量 相同 学生理解物理概念并做 好笔记 正弦或余 弦交流电 的有效值 与最大值 的关系 提出问题： 电流强度的大小和方向都做周期性的变化的电流叫交流电， 也就说明交流电的电流大小是不断变化的，请问正弦或余弦交 流电的最大值与有效值有什么关系呢？ 教师总结归纳： 当线圈平面与磁场方向平行时，感应电动势有最大值： NBSEm 对正弦或余弦交流电有效值与最大值的关系有： mmmUIIE70.2,70.2,70.2 教师说明：以上的结论需要同学们知道就可以，不需要推导过 程，有兴趣的同学可以课后找相关的书籍理解。 教师强调注意： 各种交流用电器上所标的额定电压、电流均指有效值。 交流电表的示数全为有效值。 电器元件（如电容）的击穿电压（耐压值）指的是最大 值，但保险丝熔断电流为有效值。 一般所说交流电的值，均为有效值。 学生进行小组讨论，可 以从课本上阅读可得到 结论 学生对于结论有些困惑， 想理解结论的来龙去脉 学生把所学的知识与生 活实践相结合，提高理 论联系实践的能力 非正弦或 余弦交流 电的有效 值 提出问题： 对于正弦或余弦交流电的有效值我们理解过了，但是非正 弦或余弦交流电的有效值与最大值也有以上的关系吗？如果没 有的话，我们又怎样知道它的有效值呢？ 学生进行小组讨论 可能出现的情况： 1一样的关系 2不一样的关系，但是 甲 乙 4 TT/3 i/A t/s 0 6 -3 教师对可以提出用定义法求的同学给予肯定和表扬，同时激励 他们讨论出具体的方法。 教师总结归纳： 对非正弦交流电，用有效值的定义列方程求解： ， （时间取一个周期）直交 Q 不知道具体什么结论3用定义法可以求出 典型例题 例 1. 如图所示的交变电流，周期为 T，其有效值 I 为：（ ） A45A B 32A C D26 分析：由图可知，该交变电流在每个周期 T 内都可看作两 个阶段的直流电流：前 中， ，后 中，T3IA1623 。在一个周期中，该交变电流在电阻 R 上产生的热量IA23 为： QIRTI1223632182TT 设该交变电流的有效值为 I，则上述热量 QIR2 联立、两式，可得有效值为 A3 例 2. 如图所示为一交变电流随时间变化的图象，其中，从 t0 开始的每个 时间内的图象均为半个周期的正弦曲线，则T2 此交变电流的有效值为：（ ） A B3A 5 C D232A 学生利用非正弦交流电 用有效值的定义列方程 求解的方法来分析例题 学生在黑板上参照老师 的解题思路和规范进行 示范解题 5 分析：此题所给交变电流虽然正负半周的最大值不同，但 在任意一个周期内，前半周期和后半周期的有效值是可以求的， 分别为： IAI124， 设所求交变电流的有效值为 I，根据有效值的定义，选择一 个周期的时间，利用在相同时间内通过相同的电阻所产生的热 量相等，由焦耳定律得： RTIRT2122 即 I22214()() 解得 A5 巩固练习 课堂练习：如图,匀强磁场的磁感应强度 B=0.5T,边长 L=10cm 的 正方形线圈 abcd 共 100 匝,线圈总电阻 r=1,线圈绕垂直于磁 感线的对称轴 OO匀速转动,角速度为 =20rads,外电路电阻 R=4,求： （1)转动过程中感应电动势的最大值。 （2)由图示位置（线圈平面与磁感线平行）开始计时的瞬时感 应电动势表达式。 （3) 交流电表的示数。 （4）电阻 R 的电功率。 （5）线圈转动一周外力做 的功 教师给学生做示范解题 学生根据以上的例题示 范分析解答课堂练习 拓展练习 1如图甲为电热毯的电路图，电热丝接在 的电源上，电热毯被加热到一定温UtV310sin() 度后，通过装置 P 使输入电压变为图乙所示波形，从而进入保 温状态，若电热丝电阻保持不变，此时交流电压表的读数是（ ） A. 110V B. 156V C. 220V D. 311V 通过拓展练习，巩固所 学知识，使学生对知识 的应用能达到融会贯通 6 2求如图所示的交变电流的有效值，其中每个周期的后半周期 的图象为半个周期的正弦曲线。 小结与板 书设计 交变电流的有效值是根据电流的热效应规定的：让交流电 和直流电通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生 的热量相等，就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值。 （1）对正弦或余弦交流