易城教育資源網 新民教版 選修3-2 交流電物理量物理描述教案 免費高中物理教案網 第二節 交流電物理量描述 教學目標： （一）知識與技能 1.了解什么是交流電物理量交流電流的最大值和有效值，并知道它們之間的關系。 2、了解交流電的周期和頻率以及它們之間的關系，了解我國電力生產和日常生活的周期（頻率）的大小。 （二）過程與方法 1、采用等效方法求得描述交流電流的有效值。 2.通過演示實驗和實例分析，學生能夠正確理解和掌握有效值和最大值的概念。 （3）情感、態度和價值觀通過對描述交流電的物理量的研究，可以體會到描述復雜事物的復雜性，樹立科學嚴謹的學習和理解事物的態度。 教學重點：交流電的有效值。 教學難點：交流電有效值的理解及相關計算。 教學方式：復習指導、啟發、講授 教學工具：白熾燈、電視機說明書、洗衣機、冰箱 教學過程： （1）新課介紹 （2）新課教學 1.描述變化速度的物理量交流電（1）。 周期：交流電完成一個周期變化所需的時間，用T表示，單位為s。 （2）。 頻率：交流電在1秒內完成周期性變化的次數，用f表示，單位為Hz。 兩者的關系：我國工業、農業和生活用電的周期為0.02s，頻率為50Hz，電流方向每秒改變100次。 2、描述交流電大小的物理量（1）。 峰值在實踐中具有一定的指導意義。 所有使用交流的電器的最大耐受值應大于其使用的交流電壓的峰值。 電容器上的標稱電壓值是電容器兩極之間的最大允許電壓。 當線圈在均勻磁場中繞垂直于磁場的軸以恒定速度旋轉時，電動勢出現最大值。 （2）。 瞬時值反映了不同時刻交流電流的大小和方向。 正弦交流電瞬時值的表達式為：，。 需要注意的是，必須從中性面開始。 (3)． 有效值定義：如果交流電和恒流通過一個阻值相同的電阻，如果它們在一個周期內產生的熱量相等，則恒流的電流值I和電壓值U稱為交流電當前的。 電流和電壓的有效值。 正弦交流電有效值與最大值的關系：任何交流電都有有效值，但以上關系僅限于正弦交流電，不適用于其他形式的交流電。 交流電氣設備上標注的額定電壓、額定電流均為有效值； 交流電壓表、交流電流表的指示值為有效值； 除非另有說明，交流電的數值均指有效值。 有效值與平均值不同(4)。 可以計算出平均交流電流的平均值。 在計算交流電通過導體產生的焦耳熱、所執行的電功率以及保險絲的熔斷電流時，只能使用交流電的有效值。 在計算通過導體某一截面的電量時，只能使用交流電的平均值。 3、難點分析 交流電電動勢的瞬時值與通過線圈面積的磁通量的變化率成正比。
當線圈在均勻磁場中以均勻速度旋轉時，線圈的磁通量也按正弦（或余弦）定律變化。 如果從中性面開始計時，當t=0時，磁通量最大，φ應為余弦函數，此時變化率為零。 （切線斜率為零），當t=時，磁通量為零，此時變化率最大（切線斜率最大），因此從中性面出發，感應磁通量的瞬時表達式電動勢是正弦函數，如上圖所示，分別為 φ= φcosωt 和 e=εsinωt。 4、例1：有一個正弦交流電源，其有效電壓值為U=120V，頻率f=50Hz。 它為霓虹燈供電。 如果氖燈的激勵電壓和熄滅電壓均為U0=60V，試估算氖燈一小時的功率。 發光能持續多久？ 分析：從正弦交流電最大值與有效值U的關系來看：Um=120V（≈168V）。 交流電的瞬時表達式為U=。 當U=U0=60V（≈84V）時，t1=1/600s。 畫出一個周期內交流電的Ut圖像如圖所示。 陰影部分對應的時間t1代表霓虹燈不能發光的時間。 根據對稱性，一個周期內霓虹燈不能發光的時間為4t1。 氖燈一個周期能發光的時間可由： t=T-4t1=氖燈一小時發光的時間為： t=例2： 下圖為交流電隨電流變化的圖像時間。 這個交流電的有效值為：A.AB.5AC.4AD.3.5A 分析：圖中給出的交流電不是正弦交流電。 因此，需要根據有效值的定義來求解交流電的有效值。 設某導體的電阻為R，讓交流電通過該電阻。 根據焦耳定律，電流前半周期（0.01S）產生的熱量為 ，后半周期（0.01S）產生的熱量為 。 在一個周期（）內，交流電通過電阻R產生的熱量為Q=+。 假設交流電的有效值為I高中物理磁場教案，根據有效值的定義：==+，則有。 答案B5。 練習（1）。 線圈在均勻磁場中旋轉產生的電動勢的變化規律為e=εsinωt。 保持其他條件不變，如果線圈的轉速和匝數同時加倍，則產生的電動勢的瞬時表達式為 (C) A，e=2εsin2ωtB，e=2εsinωtC，e=4εsin2ωtD ，e=4εsinωt (2)。 正弦交流電壓的峰值為10V，周期為0.2S。 該電壓接在10的電阻上，0.05s內電阻上產生的熱量（D）A，可能為零B，必須為0.25JC，不能大于0.25JD，可能小于0.25J（3 ）、交流電的圖像如圖所示，從圖（C）A可以看出，交流電的瞬時值表達式為i=。 該交流電的頻率為50HzC。 當交流電流通過10Ω電阻時，該電阻消耗的電功率為10WD。 用電流表測量電流，顯示為10A（4）。 發電機產生的電動勢瞬時值表達式為：e=高中物理磁場教案，則發電機產生的電動勢最大值為311V，有效值為220V。 電機轉子的轉速為50rpm，產生的交流電的頻率為50Hz。 課堂小結：本節講述描述交流電的物理量，了解周期和頻率的含義和關系，對交流電的四個值有清晰的認識，知道在什么情況下使用哪個值。作業：完成題和練習 宜城教育資源網
