易城教育资源网 新民教版 选修3-2 交流电物理量物理描述教案 免费高中物理教案网 第二节 交流电物理量描述 教学目标： （一）知识与技能 1.了解什么是交流电物理量交流电流的最大值和有效值，并知道它们之间的关系。 2、了解交流电的周期和频率以及它们之间的关系，了解我国电力生产和日常生活的周期（频率）的大小。 （二）过程与方法 1、采用等效方法求得描述交流电流的有效值。 2.通过演示实验和实例分析，学生能够正确理解和掌握有效值和最大值的概念。 （3）情感、态度和价值观通过对描述交流电的物理量的研究，可以体会到描述复杂事物的复杂性，树立科学严谨的学习和理解事物的态度。 教学重点：交流电的有效值。 教学难点：交流电有效值的理解及相关计算。 教学方式：复习指导、启发、讲授 教学工具：白炽灯、电视机说明书、洗衣机、冰箱 教学过程： （1）新课介绍 （2）新课教学 1.描述变化速度的物理量交流电（1）。 周期：交流电完成一个周期变化所需的时间，用T表示，单位为s。 （2）。 频率：交流电在1秒内完成周期性变化的次数，用f表示，单位为Hz。 两者的关系：我国工业、农业和生活用电的周期为0.02s，频率为50Hz，电流方向每秒改变100次。 2、描述交流电大小的物理量（1）。 峰值在实践中具有一定的指导意义。 所有使用交流的电器的最大耐受值应大于其使用的交流电压的峰值。 电容器上的标称电压值是电容器两极之间的最大允许电压。 当线圈在均匀磁场中绕垂直于磁场的轴以恒定速度旋转时，电动势出现最大值。 （2）。 瞬时值反映了不同时刻交流电流的大小和方向。 正弦交流电瞬时值的表达式为：，。 需要注意的是，必须从中性面开始。 (3)． 有效值定义：如果交流电和恒流通过一个阻值相同的电阻，如果它们在一个周期内产生的热量相等，则恒流的电流值I和电压值U称为交流电当前的。 电流和电压的有效值。 正弦交流电有效值与最大值的关系：任何交流电都有有效值，但以上关系仅限于正弦交流电，不适用于其他形式的交流电。 交流电气设备上标注的额定电压、额定电流均为有效值； 交流电压表、交流电流表的指示值为有效值； 除非另有说明，交流电的数值均指有效值。 有效值与平均值不同(4)。 可以计算出平均交流电流的平均值。 在计算交流电通过导体产生的焦耳热、所执行的电功率以及保险丝的熔断电流时，只能使用交流电的有效值。 在计算通过导体某一截面的电量时，只能使用交流电的平均值。 3、难点分析 交流电电动势的瞬时值与通过线圈面积的磁通量的变化率成正比。
当线圈在均匀磁场中以均匀速度旋转时，线圈的磁通量也按正弦（或余弦）定律变化。 如果从中性面开始计时，当t=0时，磁通量最大，φ应为余弦函数，此时变化率为零。 （切线斜率为零），当t=时，磁通量为零，此时变化率最大（切线斜率最大），因此从中性面出发，感应磁通量的瞬时表达式电动势是正弦函数，如上图所示，分别为 φ= φcosωt 和 e=εsinωt。 4、例1：有一个正弦交流电源，其有效电压值为U=120V，频率f=50Hz。 它为霓虹灯供电。 如果氖灯的激励电压和熄灭电压均为U0=60V，试估算氖灯一小时的功率。 发光能持续多久？ 分析：从正弦交流电最大值与有效值U的关系来看：Um=120V（≈168V）。 交流电的瞬时表达式为U=。 当U=U0=60V（≈84V）时，t1=1/600s。 画出一个周期内交流电的Ut图像如图所示。 阴影部分对应的时间t1代表霓虹灯不能发光的时间。 根据对称性，一个周期内霓虹灯不能发光的时间为4t1。 氖灯一个周期能发光的时间可由： t=T-4t1=氖灯一小时发光的时间为： t=例2： 下图为交流电随电流变化的图像时间。 这个交流电的有效值为：A.AB.5AC.4AD.3.5A 分析：图中给出的交流电不是正弦交流电。 因此，需要根据有效值的定义来求解交流电的有效值。 设某导体的电阻为R，让交流电通过该电阻。 根据焦耳定律，电流前半周期（0.01S）产生的热量为 ，后半周期（0.01S）产生的热量为 。 在一个周期（）内，交流电通过电阻R产生的热量为Q=+。 假设交流电的有效值为I高中物理磁场教案，根据有效值的定义：==+，则有。 答案B5。 练习（1）。 线圈在均匀磁场中旋转产生的电动势的变化规律为e=εsinωt。 保持其他条件不变，如果线圈的转速和匝数同时加倍，则产生的电动势的瞬时表达式为 (C) A，e=2εsin2ωtB，e=2εsinωtC，e=4εsin2ωtD ，e=4εsinωt (2)。 正弦交流电压的峰值为10V，周期为0.2S。 该电压接在10的电阻上，0.05s内电阻上产生的热量（D）A，可能为零B，必须为0.25JC，不能大于0.25JD，可能小于0.25J（3 ）、交流电的图像如图所示，从图（C）A可以看出，交流电的瞬时值表达式为i=。 该交流电的频率为50HzC。 当交流电流通过10Ω电阻时，该电阻消耗的电功率为10WD。 用电流表测量电流，显示为10A（4）。 发电机产生的电动势瞬时值表达式为：e=高中物理磁场教案，则发电机产生的电动势最大值为311V，有效值为220V。 电机转子的转速为50rpm，产生的交流电的频率为50Hz。 课堂小结：本节讲述描述交流电的物理量，了解周期和频率的含义和关系，对交流电的四个值有清晰的认识，知道在什么情况下使用哪个值。作业：完成题和练习 宜城教育资源网
