易城教育資源網(wǎng) 新民教版 選修3-2 交流電物理量物理描述教案 免費(fèi)高中物理教案網(wǎng) 第二節(jié) 交流電物理量描述 教學(xué)目標(biāo)： （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(guān)系。 2、了解交流電的周期和頻率以及它們之間的關(guān)系，了解我國電力生產(chǎn)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(shí)驗(yàn)和實(shí)例分析，學(xué)生能夠正確理解和掌握有效值和最大值的概念。 （3）情感、態(tài)度和價(jià)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(fù)雜事物的復(fù)雜性，樹立科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)和理解事物的態(tài)度。 教學(xué)重點(diǎn)：交流電的有效值。 教學(xué)難點(diǎn)：交流電有效值的理解及相關(guān)計(jì)算。 教學(xué)方式：復(fù)習(xí)指導(dǎo)、啟發(fā)、講授 教學(xué)工具：白熾燈、電視機(jī)說明書、洗衣機(jī)、冰箱 教學(xué)過程： （1）新課介紹 （2）新課教學(xué) 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(shí)間，用T表示，單位為s。 （2）。 頻率：交流電在1秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)，用f表示，單位為Hz。 兩者的關(guān)系：我國工業(yè)、農(nóng)業(yè)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(shí)踐中具有一定的指導(dǎo)意義。 所有使用交流的電器的最大耐受值應(yīng)大于其使用的交流電壓的峰值。 電容器上的標(biāo)稱電壓值是電容器兩極之間的最大允許電壓。 當(dāng)線圈在均勻磁場中繞垂直于磁場的軸以恒定速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，電動勢出現(xiàn)最大值。 （2）。 瞬時(shí)值反映了不同時(shí)刻交流電流的大小和方向。 正弦交流電瞬時(shí)值的表達(dá)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(nèi)產(chǎn)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(dāng)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(guān)系：任何交流電都有有效值，但以上關(guān)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(shè)備上標(biāo)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(shù)值均指有效值。 有效值與平均值不同(4)。 可以計(jì)算出平均交流電流的平均值。 在計(jì)算交流電通過導(dǎo)體產(chǎn)生的焦耳熱、所執(zhí)行的電功率以及保險(xiǎn)絲的熔斷電流時(shí)，只能使用交流電的有效值。 在計(jì)算通過導(dǎo)體某一截面的電量時(shí)，只能使用交流電的平均值。 3、難點(diǎn)分析 交流電電動勢的瞬時(shí)值與通過線圈面積的磁通量的變化率成正比。
當(dāng)線圈在均勻磁場中以均勻速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，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(jì)時(shí)，當(dāng)t=0時(shí)，磁通量最大，φ應(yīng)為余弦函數(shù)，此時(shí)變化率為零。 （切線斜率為零），當(dāng)t=時(shí)，磁通量為零，此時(shí)變化率最大（切線斜率最大），因此從中性面出發(fā)，感應(yīng)磁通量的瞬時(shí)表達(dá)式電動勢是正弦函數(shù)，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(shí)的功率。 發(fā)光能持續(xù)多久？ 分析：從正弦交流電最大值與有效值U的關(guān)系來看：Um=120V（≈168V）。 交流電的瞬時(shí)表達(dá)式為U=。 當(dāng)U=U0=60V（≈84V）時(shí)，t1=1/600s。 畫出一個周期內(nèi)交流電的Ut圖像如圖所示。 陰影部分對應(yīng)的時(shí)間t1代表霓虹燈不能發(fā)光的時(shí)間。 根據(jù)對稱性，一個周期內(nèi)霓虹燈不能發(fā)光的時(shí)間為4t1。 氖燈一個周期能發(fā)光的時(shí)間可由： t=T-4t1=氖燈一小時(shí)發(fā)光的時(shí)間為： t=例2： 下圖為交流電隨電流變化的圖像時(shí)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(jù)有效值的定義來求解交流電的有效值。 設(shè)某導(dǎo)體的電阻為R，讓交流電通過該電阻。 根據(jù)焦耳定律，電流前半周期（0.01S）產(chǎn)生的熱量為 ，后半周期（0.01S）產(chǎn)生的熱量為 。 在一個周期（）內(nèi)，交流電通過電阻R產(chǎn)生的熱量為Q=+。 假設(shè)交流電的有效值為I高中物理磁場教案，根據(jù)有效值的定義：==+，則有。 答案B5。 練習(xí)（1）。 線圈在均勻磁場中旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的電動勢的變化規(guī)律為e=εsinωt。 保持其他條件不變，如果線圈的轉(zhuǎn)速和匝數(shù)同時(shí)加倍，則產(chǎn)生的電動勢的瞬時(shí)表達(dá)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(nèi)電阻上產(chǎn)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(shí)值表達(dá)式為i=。 該交流電的頻率為50HzC。 當(dāng)交流電流通過10Ω電阻時(shí)，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(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動勢瞬時(shí)值表達(dá)式為：e=高中物理磁場教案，則發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動勢最大值為311V，有效值為220V。 電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為50rpm，產(chǎn)生的交流電的頻率為50Hz。 課堂小結(jié)：本節(jié)講述描述交流電的物理量，了解周期和頻率的含義和關(guān)系，對交流電的四個值有清晰的認(rèn)識，知道在什么情況下使用哪個值。作業(yè)：完成題和練習(xí) 宜城教育資源網(wǎng)
