高中物理5.2描述交变电流物理量导学案新人教版选修32

1、高中物理5.2描述交变电流物理量与学案新人教版选修32第2节 描述交变电流的物理量【学习目标】.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.理解交变电流的周期、频率以及它们之间的关系，知道我国生产和生活用电的周期(频 率)的大小.【重点、难点】重点：交变电流的有效值.难点：对交变电流有效值的理解和相关的计算.预习案【自主学习】1、交变电流完成一次周期性变化的 称为交变电流的周期，通常用 表示，单位是 ,交变电流在1s内完成周期性变化的叫做它的频率，通常用 表示，单位是 ,周期和频率互为倒数，即 或2、让交流与恒定电流分别通过 的电阻，如果在交流的一个 内它们产生的相等，这个恒定电流

2、的I.U叫做这个交流电流，电压的有效值。3、正弦交变电流的有效值I,U与峰值Im, Um之间有如下的关系【学始于疑】线圈转动一整圈，交变电流就完成一个周期性变化。这说明，线圈转动速度越快，交变电流周期性变化的越快。交变电流与恒定电流比较具有不同的特点，用那些量来描述交变电流呢？探究案【合作探究一】周期和频率问题1:如何描述线圈中交变电流的变化规律呢(1)、公式法：从中性面开始计时，八_12e 2 B 11 J Sin t EmSin t(2)、图象法：如图所示(2)、图象法：如图所示问题2:.试确定t 0、t1、t2、t3、t4时刻，图象坐标与线圈转动位置的对应关系?答：t 0答：t 0、t1

3、、t2、t3、t4线圈转过的角度分别为:0、32(匀速圆周运动)问题3:用什么物理量来描述交变电流变化的快慢呢？启发式提问 (匀速圆周运动)归纳总结1.交变电流的周期和频率。(1)周期： 我们把,叫做交变电流的周期。周 期用T表示，单位是so(2)频率： ,叫做交变电流的频率。频率 用f表示，单位是Hz。 TOC o 1-5 h z 一一11(3)周期和频率的关系是：T或ffT【合作探究二】峰值和有效值问题1:写出正弦式交变电流电动势的最大值、瞬时值、有效值以及平均值表达式?问题2:峰值、有效值和平均值有什么区别？问题3、对于正弦式交变电流其有效值与最大值得关系是： ,是不是 对一切交变电流都

4、是如此？问题4、在我们经常遇到的问题中，那些地方应用有效值？那些地方应用最大值？那些 地方应用平均值？归纳总结：交变电流的峰值（En, Im, U）交变电流的峰值是交变电流在一个周期内所能达到的最大数值，可以用来表示交变电流的电流或电压变化幅度。电容器的耐压值是峰值有效值（E、I、U）让交变电流和直流电通过同样的电阻，如果它们在相同时间内产生热量相等，把直流电的值叫做交变电流的有效值。通常用大写字母U I、E表示有效值。正弦交变电流的最大值与有效值有以下关系：=0.707 UmI= imr =0.707 I=0.707 Um2任何交谈电流都有有效值，但上述关系只限于正弦交变电流，对其他形式的交

5、变电 流并不适用.交流用电设备上所标的额定电压和额定电流是有效值； 交流电压表和交流电流表的示数是有 效值；交变电流的数值在无特别说明时都是指有效值. 在计算交变电流通过导体产生的焦耳 热，做功的电功率（瞬时功率除外）以及保险丝的熔断电流时，只能用交变电流的有效值.r 峰值【课堂小结/本节知识网络】描述交变电流的物理量彳【思考】有效值1交变电流的平均值如何表示？2在计算通过导体某一截面的电量时，用交变电流的什么值？【当堂检测】1.图521表示一交变电流随时间变化的图象。此交变电流的有效值是：（）A.5 走安 B.5 安 C.3.5 正安 D. 3.5 安2、如图5 2 2所示，在匀强磁场中有一

6、个“门”形导线框可绕AB轴转动，已知匀强磁场的磁感强度B=5MtiT,线中g的CD边长为20cm.CE、DF长均为10cm,转速为50r/s ,若从图 示位置开始计时，(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“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？3、将电阻为r的直导线abcd沿矩形框架边缘加以弯曲，折成“n”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)交流电流表A的示数；(2)从图示位置

7、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，从图示位置开始计时的电动势的表达式。【课后巩固】B. . 2 AD.1 AB. . 2 AD.1 A TOC o 1-5 h z 有效值是(A.2 A2C. A.两个完全相同的电热器，分别通过如图(a)和(b)所示的电流最大值相等的方波交变电流和正弦交变电流，则这两个电热器的电功率之比R： R等于多少？3.矩形线圈面积为S,匝数为N,3.矩形线圈面积为S,匝数为N,内阻为r,绕OO轴以角速度3(1)通过电阻R的电荷量是多少?(2)外力做的功是多大？XXjXXjXXIxyxxr+- 十1J1.B2.解析：(1)注意到图示位置

8、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：=2 兀 n=100 兀 rad/sEm=BSb =0 o 0.2 X0.1 x 100 兀=1Em=BSb =0 o 0.2 X0.1 x 100 兀=1所以电动势瞬时表达式应为：e=1cos100 7tt(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)Em=BL 2L1= BcoL1L23解析：(

9、1)弯曲导线转到图示位置时有感应电动势的峰值为Em=BL 2L1= BcoL1L2产生电流的峰值为 Im=Em/(R+r尸B L1L2/(R+r)电流表A电流表A的小数I=Im/ -=-.Bco L1L2/2(R+r)iOiO(2)由图示位置转过90角所用时间t=T/4=兀/ 2 3电阻 R上产生的热量为 QR=I2Rt=Tt 3 R B2L12L22/4(R+r)2(3)电动势为 e=Emcoso t= B w L1L2cosw t课后巩固：1B3.1B3.解析：(1)线圈从图中位置转过90。过程中，通过 R的电流是逐渐增大的，计算通过电阻R的电荷量，应该用电流的平均值。- EI = R rN- EI = R rNtR rNBS(Rr)(R r) t所以q=