高中人教版 (新课标)2 描述交变电流的物理量导学案

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5．2 描述交变电流的物理量 教学目标 教学重点、难点 重点 交变电流有效值概念。 难点 交变电流有效值概念及计算。 教学方法 实验、启发 教学手段 多媒体课件 电源、电容器、灯泡“6 V，0.3 A”、幻灯片、手摇发电机 教学过程 （一）引入新课 矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，在线圈中产生了正弦交变电流。如何描述交变电流的变化规律呢？ 可以用公式法描述。从中性面开始计时，得出 瞬时电动势：e=Emsinωt 瞬时电流：i=Imsinωt 瞬时电压：u=Umsinωt 其中Em=NBSω 交变电流的大小和方向都随时间做周期性变化，只用电压、电流描述不全面。这节课我们学习表征正弦交变电流的物理量。 （二）进行新课 1．周期和频率 请同学们阅读教材，回答下列问题： （1）什么叫交变电流的周期？ （2）什么叫交变电流的频率？ （3）它们之间的关系是什么？ （4）我国使用的交变电流的周期和频率各是多大？ 交变电流完成一次周期性的变化所用的时间，叫做交变电流的周期，用T表示。 交变电流在1 s内完成周期性变化的次数，叫做交变电流的频率，用f表示。 T= 我国使用的交变电流频率f=50 Hz，周期T=0。02 s。 2．交变电流的峰值（Em，Im，Um） 交变电流的峰值是交变电流在一个周期内所能达到的最大数值，可以用来表示交变电流的电流或电压变化幅度。 ［演示］电容器的耐压值 将电容器（8 V，500μF）接在学生电源上充电，接8 V电压时电容器正常工作，接16 V电压时，几分钟后闻到烧臭味，后听到爆炸声。 电容器的耐压值是指能够加在它两端的最大电压，若电源电压的最大值超过耐压值，电容器可能被击穿。但是交变电流的最大值不适于表示交变电流产生的效果，在实际中通常用有效值表示交变电流的大小。 思考与讨论： 0～0.2s、0.2～0.5s、0.5～0.8s、0.8～1s这四个阶段电流大小不变化，分别计算出热量，然后加起来。由解得J；J；J；J 所以，1s内电阻R中产生的热量为 J 由解得，A=1.67A 2．有效值（E、I、U） 让交变电流和直流电通过同样的电阻，如果它们在相同时间内产生热量相等，把直流电的值叫做交变电流的有效值。通常用大写字母U、I、E表示有效值。 正弦交变电流的最大值与有效值有以下关系： I==0.707Im U==0.707Um ［强调］ （1）各种使用交变电流的电器设备上所示值为有效值。 （2）交变电流表（电压表或电流表）所测值为有效值。 （3）计算交变电流的功、功率、热量等用有效值。 （三）课堂总结、点评 本节课主要学习了以下几个问题： 1．表征交变电流的几个物理量：周期和频率、峰值和有效值。[2．交变电流的周期与频率的关系：T=。 3．正弦式交变电流最大值与有效值的关系： I=， U=。 （四）实例探究 【例1】表示交变电流随时间变化图象如图所示，则交变电流有效值为（ ） A．5A B．5 A C．3.5 A D．3.5 A 综合应用 【例2】交流发电机矩形线圈边长ab=cd=0.4 m，bc=ad=0.2 m，共50匝，线圈电阻r=1 Ω，线圈在B=0.2 T的匀强磁场中，绕垂直磁场方向的轴OO′以r/s转速匀速转动，外接电阻9Ω，如图所示。求： （1）电压表读数；（2）电阻R上电功率。