5. 表征交变电流的物理量教案

1、同升湖国际实验学校 高二物理教案 郭光淼课题：17.2 表征交变电流的物理量课型：新授课 授课时间：2005年4月16日教学目标：一、知识目标：1.理解什么是交变电流的最大值和有效值，知道它们之间的关系；2.理解交变电流的周期、频率以及它们之间的关系；3.知道我国生产和生活用电的周期和频率及其电压的有效值和最大值。二、能力目标：应用数学工具描述和分析处理物理问题。三、思想目标：让学生了解多种电器铭牌，介绍现代科技的突飞猛进，激发学生的学习热情。教学重点：交流电有效值概念及计算。教学难点：交变电流有效值概念。教学方法：在教师指导下的启发式教学。教具：小灯泡、手摇发电机、投影仪、笔记本。教学过程：

2、一、新课引入通过上节课的学习，我们知道，矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，线圈中将产生正弦（或余弦）交流电，而且我们知道了如何用公式法及图形法表示其规律。投影仪出示：从中性面开始计时，则：瞬时电动势e=Emsint，其中Em=NBS瞬时电流 i=Imsint，其中Im=Em/R 图象表示：（如右图）这节课，我们一起来学习本章书的第二节表征交变电流的物理量。（投影仪出示课题）二、新课教学教师说明：矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，线圈中将产生正弦（或余弦）交流电，即其瞬时电动势及瞬时电流均随时间按正弦（或余弦）规律变化，这是一种周期性的变化。跟任何周期性过程一样，交变电流也要用周期或频率来表示变化的

3、快慢。下面我们一起来了解描述交流电的两个物理量周期和频率。（一）周期和频率1周期（T）：交变电流完成一次周期性变化所需的时间。单位是秒（s）。2频率（f）：交变电流在1s内完成周期性变化的次数。单位是赫兹（Hz）。且f=1/T。教师强调指出：从交变电流的产生来看，线圈转动的周期及频率也就是交变电流的周期和频率。教师介绍：我国工农业生产和生活中用的交变电流，周期T=0.02 s，f=50 Hz，电流方向每秒改变100次。演示：把小灯泡接到手摇发电机上，转子转速由慢到快时，小灯泡闪烁的快慢由小到大，当转速大到一定程度时，由于视觉暂留，眼睛已不能分辨灯光的闪烁。教师指出：这就是为什么照明电路用交流电

4、，而灯泡亮时看不见一闪一闪的原因。过渡：下面我们进一步来学习表征交流电的另两个物理量最大值和有效值。（二）最大值和有效值1最大值：交变电流在一个周期内所能达到的最大数值。（如公式及图象表示法中的Im、Em）教师说明：最大值可用来表示交变电流的电流强弱或电压高低。若电路中接有电容器，就需要知道交变电压的最大值。（电容器所能承受的电压要高于交变电压的最大值，否则电容器就可能被击穿。）教师进一步指出：交流的最大值不适于用来表示交流产生的效果。在实际中通常用有效值来表示交变电流的大小。2有效值教师说明：交流的有效值是根据电流的热效应来规定的。定义：让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内

5、产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值。教师强调指出：这一直流的电压和电流分别叫做这一交流的电压和电流的有效值。分别用“U”及“I”表示。例题、某交变电流随时间变化图象如图所示，求该交变电流有效值。解析：让该交流电流过阻值为R的电阻，在一个周期的时间内产生的热量为： （其中、）由交流电有效值的定义有： （其中T=0.02s）待入数据可解得：I5A教师说明：正弦交变电流的有效值与最大值之间有如下的关系： 我们通常说家庭电路的电压是220V，便是指有效值。交流电器的铭牌上所标示的额定电压及额定电流的数值为有效值。一般交流电表（电压表或电流表）所测量的数值为有效值。凡是没有特别说明的

6、交变电流的数值都是有效值。三、巩固练习1试写出我国生产和生活用电的电动势的瞬时值的表达式。 答案：（为初位相，即从交流电的产生来看，为开始计时时，线圈平面与中性面的夹角。）2交流发电机矩形线圈边长ab=cd=0.4 m，bc=ad=0.2 m，共50匝，线圈电阻r=1 ，线圈在B=0.2 T的匀强磁场中，绕垂直磁场方向的轴OO以转/秒（R/s）的转速匀速转动，外接电阻R=9 ，如图所示.求：（1）电压表读数；（2）电阻R上电功率.解析：（1）线圈中产生的最大感应电动势为： Em=NBS=500.20.40.22=160（V）回路中电流的有效值为：I= （A）电压表的示数为：U=IR=72101.5 （V）（2）电阻R上的电功率为：P=UI=728=1152 （W）四、总结与扩展这节课，我们学习了表征交变电流的几个物理量周期、频率、最大值及有效值，请同学们要特别注意对有效值的理解，并通过课后做练习来不断强化它。五、作业布置完成课后习题。板书设计：17.2 表征交变电流的物理量一、周期和频率1周期（T）：交变电流完成一次周期性变化所需的时间。单位是秒（s）。2频率（f）：交变电流在1s内完成周期性变化的次数。单位是赫兹（Hz）。且f=1/T。二、最大值和有效值1最大值：交变电流在一个周期内所能达到的最大数值。（用Im、E