交變電壓的描述
教學目標
1.知識與技能
(1)曉得交變電壓的周期和頻度，曉得頻度和角速率的關系．
(2)曉得交變電壓和電流的峰值、瞬時值、有效值及其關系，能借助有效值定義估算個別交變電壓的有效值．
(3)會用余弦交流電的有效值進行有關估算．
(4)曉得我國生產和生活用電的周期(頻度)大?。?span style="display:none">xY3物理好資源網(原物理ok網)
2.過程與技巧
(1)用等效的方式得出交變電壓的有效值．
(2)學會觀察實驗，剖析圖像，由感性認識到理智認識的思維方法．
3.情感、態度與價值觀
通過對描述交變電壓的數學量的學習，感受描述復雜事物的復雜性，樹立科學、嚴謹的學習和認識事物的心態．
教學重點
把握表征交變電壓大小的數學量。理解有效值的定義并會用它解決相關問題。
教學難點
有效值的理解。
教學打算
[風波1]
幻kt板、交流發電機模型、演示電壓表。
知識回顧
(一)交變電壓
大小和方向都隨時間作周期性變化的電壓稱作交變電壓，簡稱交流。如圖所示(b)、(c)、(e)所示電壓都屬于交流，其中按余弦規律變化的交流叫余弦交流，如圖(b)所示。而(a)、(d)為直流，其中(a)為恒定電壓。
(二)余弦交流的形成及變化規律。
1．形成：當線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉動時，線圈中形成的交流是隨時間按余弦規律變化的。即余弦交流。
2．規律：如右圖所示
新課教學
[風波2]
交變電壓是周期性變化的，用哪些來描述周期性變化的快慢呢？
周期(T)——交流電完成一次周期性變化所需的時間
頻度(f)——1秒內完成周期性變化的次數
它們關系怎么？各自單位是哪些？
T＝1/f，T秒(s)，f赫茲(Hz)
描述交變電壓變化快慢的數學量除周期，頻度外，還有哪些數學量？
怠速n(轉/秒)，角速率ω(弧度/秒)
那它們間又有哪些關系呢？
T＝2π/ω，f＝ω/2πω＝2π/T＝2πf＝2πn
[風波3]
峰值和有效值。
交變電壓不同時刻，瞬時值不同，但我們用哪些來表示交變電壓平均的療效呢？
若果初溫相同，同時加熱相同時間燒開右圖所示的壺中水。
相同水壺盛了相同的水放相同電爐上燒沸水。
即通過相同內阻在相同的時間里甲圖直流電與乙圖交變電壓形成了相同的熱量，我們把此時直流電流稱為交變電壓電流的有效值。
那怎么定義交變電壓的電壓有效值呢？
有效值定義：讓交流電和直流電分別通過同樣電阻的阻值，假如它們在同一時間內形成的熱量相等。這一交流電的電壓有效值就跟這個直流電的電壓相等。
有效值是交變電壓一個極其重要的數學量，它依據電壓熱效應來表示電壓形成的平均療效。
余弦式交變電壓的有效值與最大值間有哪些關系呢？
經推論I＝Im/U＝Um/E＝Em/
同時交待中學生最大值、有效值、瞬時值的符號表示。
一般我們說的生活用電220V即為有效值。
請朋友們用萬用水表檢測中學生電源交流輸出10V時，交流電流表的讀數。
班主任提示注意選擋、量程、正確讀數等問題。
請朋友們將“220V100W”燈泡接至中學生電源交流10V輸出的兩端，測出此時通過燈泡的電壓硬度并觀察燈泡照度。請中學生回答為何燈泡幾乎不亮？
指出：①凡是沒有說明時，所指的均為有效值。
②各類交流水表所測的值也為有效值。
③各類用家電標牌所示值也為有效值。
④電容器的耐壓值為峰值。
[風波4]
有效值估算舉例。
PPT顯示：
1．某用家電兩端容許加的最大直流電流是100V，能夠把它接在交流電流100V的電路里？為何？
不能。交流電流100V，則峰值為100V，會毀壞用家電。
2．照明用交流電流是200V，動力提供線路的電流是380V，它們的有效值、最大值各是多少？若用電流表測，測得值各是多大？
200V，200V；380V，380V；200V，380V。
提問某些中學生，及時糾正，并給出正確答案。
PPT顯示：
1．一電流U＝10V的直流電通過內阻R，在時間t內形成熱量與一交流電通過內阻R/2時在同一時間內形成熱量相同，則該交流電流的有效值為()
A．10VB.V
C．5VD．20V
答案(C)
2．請寫出下述各圖的周期、頻率、最大值、有效值。
甲T＝4sf＝0.25HzUm＝2VU＝V
乙T＝2sf＝0.5HzUm＝2VU＝V
丙T＝2sf＝0.5HzUm＝2VU＝2V
丁T＝2sf＝0.5HzUm＝4VU＝5V
甲、乙兩圖有效值相同，說明余弦式交變電壓的有效值與最大值的關系與頻度無關。中學生求解丁圖的有效值時遇見了問題。
交變電壓有效值是表示交變電壓形成的熱效應的平均療效電流過大的危害教案，就是平均值嗎？
我們應當從有效值的定義入手，相同時間可取半個周期嗎？為何？
有效值表示交變電墮胎生平均療效，用半個周期未能彰顯下來。又因為它具有周期性特征，相同時間必須取周期整數倍電流過大的危害教案，通常為了便捷估算，只取一個周期便可以。
師生共同完成以下步驟：
Q交＝Q直
即1t1＋2t2＝RU2(t1＋t2)
U＝5V
思索：可以用這些技巧去估算余弦式交變電壓的有效值嗎？為何？
不可以?，F有知識未能求得交變電壓在一個周期內形成的熱量。
幻燈顯示：
3．試電筆上的氖管，起輝電流86.6V，若將其接在電流為70.7V頻度為50Hz的交流電路，問：
(1)氖管能發光嗎？在一秒內有多少時間發光？
(2)70.7V是哪些電流？該交流電流最大值為多少？周期又為多少？
(3)交變電壓的圖像怎樣？表達式怎樣？
解：做出交變電壓的Ut圖，U＝Umsinωt＝πtV
設電流為70.7V對應時刻為t1，代入公式即
70．7V＝πt1，t1＝0.0025s
由圖像對稱性知，氖管發光時間為Δt＝4(t1－0)＝0.01s。
70．7V是有效值。Um＝U＝100V>86.6V
氖管會發光。ω＝T2π＝100π弧度/秒
[風波5]
總結、擴展
1．全面詳盡描述交變電壓的公式，圖像、最大值、有效值、周期、頻率等是描述交變電壓某一方面特點的數學量。
2．由圖像和公式均可求出最大值、周期、有效值、頻率等化學量。反之，由最大值、周期等也可求出交變電壓的公式及圖像。
3．思索題
如右圖圖像的交變電流有效值能求嗎？
2描述交變電壓的化學量
1．表征交變電壓變化快慢的化學量
周期T(s)，頻度(Hz)
角速率ω(弧度/秒)，怠速n(轉/秒)
T＝f1ω＝T2π＝2πf＝2πn
2．表征交變電壓大小的化學量
瞬時值：eiu
最大值：
有效值：EIU
E＝2EmU＝2UmI＝2Im
有效值：讓交流電和直流電在相同的時間內通過相同的內阻形成相同的熱量。