表征交變電流的物理量

1、.第二節(jié) 表征交變電流的物理量教學(xué)目標(biāo)一、知識(shí)目標(biāo)1.理解什么是交變電流的最大值和有效值，知道它們之間的關(guān)系.2.理解交變電流的周期、頻率以及它們之間的關(guān)系.知道我國(guó)生產(chǎn)和生活用電的周期（頻率）的大小.二、能力目標(biāo)應(yīng)用數(shù)學(xué)工具描述和分析處理物理問題.三、德育目標(biāo)讓學(xué)生了解多種電器銘牌，介紹現(xiàn)代科技的突飛猛進(jìn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情.教學(xué)重點(diǎn)交變電流有效值概念.教學(xué)難點(diǎn)交流電有效值概念及計(jì)算.教學(xué)方法在教師指導(dǎo)下的啟發(fā)式教學(xué).教學(xué)用具電源、電容器、燈泡“6 V 0.3 A”、幻燈片、手搖發(fā)電機(jī).課時(shí)安排1課時(shí)教學(xué)過程投影本節(jié)課學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解交變電流的最大值和有效值，知識(shí)它們之間的關(guān)系.2.理解交變

2、電流的周期、頻率以及它們的關(guān)系.3.知道我國(guó)生產(chǎn)和生知用電的電壓有效值、最大值、周期和頻率.學(xué)習(xí)目標(biāo)完成過程一、引入上節(jié)課講了矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，在線框中產(chǎn)生了正弦交流電.師問如何描述它的變化規(guī)律呢？生答1.公式法：從中性面開始計(jì)時(shí)，得出瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)e=Emsint，其中Em=NBS.瞬時(shí)電流 i=EmRsint=Imsint.瞬時(shí)電壓 u=Umsint.2.圖象法：如圖1所示.教師指出交流電的大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化，只用電壓、電流描述不全面.下面學(xué)習(xí)表征交流電特征的其他物理量.二、新課教學(xué)1.交變電流最大值（Im,Em,Um）：指交變電流一個(gè)周期內(nèi)所能達(dá)到的最大值.意義可表示交變

3、電流的強(qiáng)弱或電壓的高低.實(shí)際中需要考慮.演示將電容器（8 V，500 F）接在學(xué)生電源上充電，接8 V電壓時(shí)電容器正常工作，接16 V電壓上時(shí)，幾分鐘后先聞到燒臭味，后聽爆炸聲.從這個(gè)實(shí)驗(yàn)中看到，電容器接到交變電路中，需要知道交變電壓的最大值，電容器承受的耐壓值要高于電源的最大值，否則電容器可能被擊穿.最大值不能表示交變電流的效應(yīng)，在實(shí)際中用交流電的有效值表示其大小.2.有效值演示將“6 V 0.3 A”的小燈泡分別接在6 V直流電源上和有效值6 V的電源上，觀察燈亮度.現(xiàn)象：兩燈亮度相同.定義有效值：（抓三個(gè)相同）讓交流電和直流電通過同樣的電阻，如果它們?cè)谙嗤瑫r(shí)間內(nèi)，產(chǎn)生熱量相等，把直流電的

4、值叫交流電的有效值.通常用大寫U、I表示有效值.計(jì)算時(shí)，取交流電的1個(gè)周期作通電時(shí)間，在同樣電阻R上，交流電與直流電都產(chǎn)生Q熱，則直流電壓為交流電壓有效值，直流電流是交流電流的有效值.計(jì)算得，正弦交流的有效值與最大值關(guān)系為：I= =0.707ImU= =0.707Um強(qiáng)調(diào)：（板書上）1.交流電器的銘牌上所示值為有效值.2.交流電表（電壓表或電流表）所測(cè)量值也為有效值.3.凡是沒有說明的，所指的值均為有效值.用幻燈片把例題打出例1 表示交變電流隨時(shí)間變化圖象.如圖所示，則交變電流有效值為A.5 AB.5 AC.3.5 AD.3.5 A答案：B例2 交流發(fā)電機(jī)矩形線圈邊長(zhǎng)ab=cd=0.4 m，b

5、c=ad=0.2 m，共50匝，線圈電阻r=1 ，線圈在B=0.2 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直磁場(chǎng)方向的軸OO以100r/s轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，外接電阻9 ，如圖所示.求：（1）電壓表讀數(shù)；（2）電阻R上電功率.分析：（1）線圈在磁場(chǎng)中產(chǎn)生：Em=NBS=50×0.2×0.4×0.2××2=160 VI= AU=IR=72101.5 V（2）P=UI=72×8=1152 W師問如何描述交變電流周期性？3.周期T：交變電流完成1次周期性變化時(shí)間.頻率f：1 s完成周期性變化次數(shù).關(guān)系：T=T（s） f（Hz）介紹：我國(guó)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活中用的交變電

6、流，周期T=0.02 s,f=50 Hz，電流方向每秒改變100次.演示把小燈泡接到手搖發(fā)電機(jī)上，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速由慢到快時(shí)，小燈泡閃爍f由小到大，當(dāng)轉(zhuǎn)速大到一定程度時(shí)，由于視覺暫留，眼睛已不能分辨燈光的閃爍.（指出，這就是為什么照明電路用交流，而燈泡亮?xí)r看不見一閃一閃的原因）三、小結(jié)本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了以下內(nèi)容1.利用交變電流（或電壓）瞬時(shí)值表達(dá)式或圖象可以求出交變電流的最大值與有效值，周期與頻率.2.反之，利用交變電流的最大值（或有效值）、周期（或頻率）也能寫出交變電流、電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式，并作出其圖象.四、作業(yè)1.練習(xí)一、（3）（4）（5）（6）2.復(fù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容五、板書設(shè)計(jì)表征交變電流物理量六、本節(jié)

7、優(yōu)化訓(xùn)練設(shè)計(jì)1.把220 V的正弦式電流接在440 電阻兩端，則該電阻的電流峰值：A.0.5 A B.0.5 A C.2 A D. A2.交變電流電源的電壓是6 V，它跟電阻R1、R2及電容C、電壓表一起連成如圖電路.忽略電源內(nèi)阻，U1表示電壓表示數(shù)，為保證電容器不擊穿，電容器耐壓值U2，電路如圖所示A.U1=6 VB.U2=6 VC.U1=6 VD.U26 V3.兩個(gè)相同電阻分別通以下圖兩種電流，則在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生熱量QAQB= .4.關(guān)于正弦式電流的有效值，下列說法中正確的是A.有效值就是交流電在一周期內(nèi)的平均值B.交流電的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來定義的C.在交流電路中，交流電流表和交流

8、電壓表的示數(shù)表示的都是有效值D.對(duì)于正弦式電流 ，最大值的平方等于有效值平方的2倍5.如圖所示，矩形線圈面積為S，匝數(shù)為N，線圈電阻為r，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，外電路電阻為R，當(dāng)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中，下列說法正確的是A.磁通量的變化量=NBSB.平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=2NBS/C.電阻R所產(chǎn)生的焦耳熱Q=D.電阻R所產(chǎn)生的焦耳熱Q= 6.在阻值為70 的電阻中通以交流電，測(cè)得10 min內(nèi)放出的熱量為5 kcal，則此電流的峰值為A.0.24 AB.1 AC.0.5 AD.0.707 A7.一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，它產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為E=200sin100t V，以下說法正確的是A.電動(dòng)勢(shì)的有效值是200 VB.頻率是100 HzC.當(dāng)t=0時(shí)，線圈平面與中性面重合D.當(dāng)t=0.005 s時(shí)，電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為220 V8.交流電電壓的瞬時(shí)值為：u=Umsin100t V，當(dāng)t= s時(shí)，u=5 V，則從電壓表中看到的讀數(shù)是A. VB. VC.10 VD.10 V9.一正弦式交變電流