最新-高中物理《交变电流》教案3 新人教版选修3-2 精

一．教学目标 【知识和技能】

1. 理解交变电流的周期、频率含义，掌握它们相互间关系，知道我国生产和生活用电的周期（频率）的大小．

2、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．

3、能利用有效值定义计算某些交变电流的有效值 【过程和方法】

1、培养学生阅读、理解及自学能力．

2、培养学生将知识进行类比、迁移的能力．

3、使学生理解如何建立新的物理概念而培养学生处理解决新问题能力． 4、培养学生应用数学工具处理解决物理问题的能力． 5、训练学生由特殊到一般的归纳、演绎思维能力． 6、培养学生的实际动手操作能力． 【情感、态度、价值观】

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． 二．教学重点、难点

重点：交流电的有效值、最大值、频率、周期的理解

难点： 1、交变电流有效值概念既是重点又是难点，通过计算特殊形式的交变电流的有效值来体会和掌握它的定义。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能力。 三．教学仪器

投影仪、交流发电机模型、演示电流表 四．教学方法 启发式综合教学法 五．教学过程 引入

一、知识回顾

（一）、交变电流：

大小和方向都随时间作周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流．如图所示（b）、（c）、（e）所示电流都属于交流，其中按正弦规律变化的交流叫正弦交流．如图（b）所示．而（a）、(d)为直流，其中（a）为恒定电流． （二）、正弦交流的产生及变化规律．

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，线圈中产生的交流是随时间按正弦规律变化的．即正弦交流．

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变化率为零，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，从中性面开始计时，则 ．用 表示峰值 ,则 在纯电阻电路中， 电流：iImSint． 电压：mSint ．

（2）图象表示：

新课

1、表征交变电流大小物理量

①瞬时值：对应某一时刻的交流的值，用小写e、i字母表示.

②峰值：即最大的瞬时值用大写Em、Im字母表示．

注意：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 mnBS，即仅由匝数 ，线圈面积 ，磁感强度 和角速度 四个量决定．与轴的具体位置，线圈的形状及线圈是否闭合都是无关的． ③有效值：

ⅰ、意义：描述交流电做功或热效应的物理量

ⅱ、定义：跟交流热效应相等的恒定电流的值叫做交流的有效值． ⅲ、正弦交流的有效值与峰值之间的关系是 ； .

注意：正弦交流的有效值和峰值之间具有 ； 的关系，非正弦（或余弦）交流无此关系，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 ．

ⅳ、交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值；交流电流表和交流电压表的读数是有效值．对于交流电若没有特殊说明的均指有效值．

ⅴ、在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值． ④峰值、有效值、平均值在应用上的区别．

峰值是交流变化中的某一瞬时值，对纯电阻电路来说，没有什么应用意义．若对含电容电路，在判断电容器是否会被击穿时，则需考虑交流的峰值是否超过电容器的耐压值． 交流的有效值是按热效应来定义的，对于一个确定的交流来说，其有效值是一定的．而平均值是由公式 确定的，其值大小由某段时间磁通量的变化量来决定，在不同的时间段里是不相同的．如对正弦交流，其正半周或负半周的平均电动势大小为：E2BS，而一周期

内的平均电动势却为零．在计算交流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，交流电器铭牌上标明的额定电压或额定电流都是指有效值，交流电流表和交流电压表指示的电流、电压也是有效值，解题中，若题示不加特别说明，提到的电流、电压、电动势都是指有效值．

２、表征交变电流变化快慢的物理量

①周期 ：电流完成一次周期性变化所用的时间．单位：s. ②频率 ：一秒内完成周期性变化的次数．单位：ＨZ.

③角频率 ：就是线圈在匀强磁场中转动的角速度．单位：rad/s.

④、角速度、频率和周期的关系：T3.交流电的有效值计算

21 fQ1Q2

例题与练习

【例1】 一交流电路中的电流变化规律为i=Imsinωt．已知在

【分析】 电流表的示数表示的是电流的有效值．

即

即电流表示数为10A．

【例2】 一交变电流电压表达式为u=20sin314tV，则这个交流电压的峰值Um=____，有效值U=____，周期T=____，频率____．画出它的图象． 【分析】 把已知的交流电压和标准式相对照即得． 【解】 已知电压u=20sin314t，

这个交流电压的u-t图像如图所示．

【例3】 如图表示一交变电流的电流随时间而变化的图像．此交流电流的有效值是 【 】

【分析】 使此交变电流通过电阻R，在一个周期内产生的热量为

设另一直流电I，通过同样的电阻在同样时间（T=0.18s）内产生的热量则为:

根据有效值的定义，由Q直=Q交，即

这个直流电流强度，就称为此交变电流的有效值． 答 B．

【例4】 在两个阻值相同的电阻上分别通以如图所示的正弦交变电流和方形波电流，它们的峰值和周期都相同，则两电阻在相同时间内产生的热量之比为 【 】 A．1∶1 B．1∶2 C．2∶1 D．2∶3

【分析】 正弦交变电流的有效值为

它流经电阻R在时间t内产生的热量为

方形波电流经过电阻R在时间t内产生的热量为

【答】 B．

【说明】 计算热量时必须用有效值．

【例5】 把U0=10V的直流电压加在阻值为R的电阻上，其发热功率

交流的峰值为 【 】

【分析】 设这个交流的有效值为U，由题意知

【答】 A．

【说明】 （1）计算热功率（或热量）必须用有效值；（2）不能认为两者发热功率相同，即得出交流的有效值为10V．必须注意这里的两个电阻阻值不同，因此需从定义式（热量相等或热功率相等）得出． 小结 作业

六．教学反思：