高二物理5.2《描述交變電流的物理量》學(xué)案（人教版選修3-2）

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111 5．2 描述交變電流的物理量 教學(xué)目標(biāo) 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) 重點(diǎn) 交變電流有效值概念。 難點(diǎn) 交變電流有效值概念及計算。 教學(xué)方法 實驗、啟發(fā) 教學(xué)手段 多媒體課件 電源、電容器、燈泡“6 V，0.3 A”、幻燈片、手搖發(fā)電機(jī) 教學(xué)過程 （一）引入新課 矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時，在線圈中產(chǎn)生了正弦交變電流。如何描述交變電流的變化規(guī)律呢？ 可以用公式法描述。從中性面開始計時，得出 瞬時電動勢：e=Emsinωt 瞬時電流：i=Imsinωt 瞬時電壓：u=Umsinωt 其中Em=NBSω 交變電流的大小和方向都隨時間做周期性變化，只用電壓、電流描述不全面。這節(jié)課我們學(xué)習(xí)表征正弦交變電流的物理量。 （二）進(jìn)行新課 1．周期和頻率 請同學(xué)們閱讀教材，回答下列問題： （1）什么叫交變電流的周期？ （2）什么叫交變電流的頻率？ （3）它們之間的關(guān)系是什么？ （4）我國使用的交變電流的周期和頻率各是多大？ 交變電流完成一次周期性的變化所用的時間，叫做交變電流的周期，用T表示。 交變電流在1 s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)，叫做交變電流的頻率，用f表示。 T= 我國使用的交變電流頻率f=50 Hz，周期T=0。02 s。 2．交變電流的峰值（Em，Im，Um） 交變電流的峰值是交變電流在一個周期內(nèi)所能達(dá)到的最大數(shù)值，可以用來表示交變電流的電流或電壓變化幅度。 ［演示］電容器的耐壓值 將電容器（8 V，500μF）接在學(xué)生電源上充電，接8 V電壓時電容器正常工作，接16 V電壓時，幾分鐘后聞到燒臭味，后聽到爆炸聲。 電容器的耐壓值是指能夠加在它兩端的最大電壓，若電源電壓的最大值超過耐壓值，電容器可能被擊穿。但是交變電流的最大值不適于表示交變電流產(chǎn)生的效果，在實際中通常用有效值表示交變電流的大小。 思考與討論： 0～0.2s、0.2～0.5s、0.5～0.8s、0.8～1s這四個階段電流大小不變化，分別計算出熱量，然后加起來。由解得J；J；J；J 所以，1s內(nèi)電阻R中產(chǎn)生的熱量為 J 由解得，A=1.67A 2．有效值（E、I、U） 讓交變電流和直流電通過同樣的電阻，如果它們在相同時間內(nèi)產(chǎn)生熱量相等，把直流電的值叫做交變電流的有效值。通常用大寫字母U、I、E表示有效值。 正弦交變電流的最大值與有效值有以下關(guān)系： I==0.707Im U==0.707Um ［強(qiáng)調(diào)］ （1）各種使用交變電流的電器設(shè)備上所示值為有效值。 （2）交變電流表（電壓表或電流表）所測值為有效值。 （3）計算交變電流的功、功率、熱量等用有效值。 （三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評 本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了以下幾個問題： 1．表征交變電流的幾個物理量：周期和頻率、峰值和有效值。[2．交變電流的周期與頻率的關(guān)系：T=。 3．正弦式交變電流最大值與有效值的關(guān)系： I=， U=。 （四）實例探究 【例1】表示交變電流隨時間變化圖象如圖所示，則交變電流有效值為（ ） A．5A B．5 A C．3.5 A D．3.5 A 綜合應(yīng)用 【例2】交流發(fā)電機(jī)矩形線圈邊長ab=cd=0.4 m，bc=ad=0.2 m，共50匝，線圈電阻r=1 Ω，線圈在B=0.2 T的勻強(qiáng)磁場中，繞垂直磁場方向的軸OO′以r/s轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動，外接電阻9Ω，如圖所示。求： （1）電壓表讀數(shù)；（2）電阻R上電功率。 111