高中描述交变电流的物理量教案

教学过程

教学过程 一、复习引入新课

上节课我们研究了矩形线圈在匀强磁场中转动，线圈中会产生正弦交流电。

2、图象法： 如图所示

[师问] 试确定时刻，图象坐标与线圈转动位置的对应关系？

[生答]  线圈转过的角度分别为：0、、、、 。

[教师指出]  线圈转动一整圈，交变电流就完成一个周期性变化。这说明，线圈转动速度越快，交变电流周期性变化的越快。交变电流与恒定电流比较具有不同的特点，用那些量来描述交变电流呢？

教学过程

二、讲解新课

首先考虑用什么物理量来描述交变电流变化的快慢呢？

1．交变电流的周期和频率。

交变电流跟别的周期性过程一样，是用周期或频率来表示变化快慢的。

（1）周期：　我们把交变电流完成一次周期性变化所需的时间，叫做交变电流的周期。

周期用T表示，单位是s。

（2）频率：　交变电流在1s内完成周期性变化的次数，叫做交变电流的频率。

频率用f表示，单位是Hz。

（3）周期和频率的关系是：

[说明]

① 我国工农业生产和日常生活中用的交变电流周期是0.02S，频率是50Hz，电流方向每秒钟改变100次。

② 交变电流的周期和频率跟发电机转子的角速度有关。越大，周期越短、频率越高。

[演示实验]  

把小灯泡接在手摇交流发电机模型的输出端。当转子的转速由小增大时，我们看到，小灯泡发光的闪烁频率也由小增大，当转子的转速大到一定程度，由于交变电流的大小和方向变化太快，由于人眼存在视觉暂留的缘故，所以眼睛已不能分辨灯光的闪烁。这就是为什么照明电是交变电流，而电灯亮时看不见一闪一闪的原因。

教学过程

２．交变电流的峰值和有效值

（1）交变电流峰值（Im、Em、Um）：指交变电流各个参量一个周期内所能达到的最大值。表示交变电流的强弱或电压的高低。实际中需要考虑。

例如：电容器接在交流电路中，应需要知道交变电压的最大值，电容器的额定电压应高于交变电压的最大值，否则电容器有可能被击穿。

（2）交变电流有效值（I、E、U）：

[思考与讨论]

如图所示的电流通过一个R=1Ω的电阻，它不是恒定电流。

(a)、怎样计算通电1s内电阻R中产生的热量?

解析：图象反映的交变电流可以分为4段。前半个周期中，0---0.2S内，可看成电流大小为1A的恒定电流，0.2S---0.5S内，可看成电流大小为2A的恒定电流.后半个周期的电流与前半个周期方向相反，但产生热量相同。

交流电的热量：

（b）如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过电阻R，也能在1s内产生同样的热，这个电流是多大?

教学过程

恒定电流的热量：

[教师指出]

 1） 有效值：（抓三个相同）让交流与恒定电流通过相同的电阻，如果它们在一个周期内内产生的热量相等，把恒定电流的值叫做这个交变电流的有效值。

2） 正弦交流电有效值与最大值之间的关系

[说明]

1. 交流用电设备上所标的额定电压和额定电流是有效值；交流电压表和交流电流表的示数是有效值；交变电流的数值在无特别说明时都是指有效值。
2. 交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的。引入有效值的的概念便于把处理恒定电流的一些方法拓展到交流电中。

练习1 试写出我国生活用电的规律表达式？

[学生]     V  

[析] 生活用电的有效值U=220V，频率f=50Hz，所以