7.表征交变电流的物理量教案

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1、表征交变电流的物理量淄博六中物理组李长远教学目的：l、掌握表征交变电流大小物理量。2、理解有效值的定义并会用它解决相关问题。3、掌握表征交变电流变化快慢的物理量。教学准备：幻灯片、交流发电机模型、演示电流表、教学过程：恒定电流不随时间而变化，要描述电路中的电流或电压，只要指出电流或电压的数值就够了。交流电的电流或电压，大小和方向都随时间作周期性的变化，对于交流电的认识，不象直流电那样简单，要描述它们，需要的物理量就要多些、特殊些。下面讨论表征正弦交流电的物理量。知识回顾★若基础差，复习这些：（一）、交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流。如图15-1所示（b）、

2、（c）、（e）所示电流都属于交流，其中按正弦规律变化的交流叫正弦交流。如图（b）所示。而（a）、(d)为直流其中（a）为恒定电流。（二）、正弦交流的产生及变化规律。1、产生：当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生的交流是随时间按正弦规律变化的。即正弦交流。2、中性面：匀速旋转的线圈，位于跟磁感线垂直的平面叫做中性面。这一位置穿过线圈的磁通量最大，但切割边都未切割磁感线，或者说这时线圈的磁通量变化率为零，线圈中无感应电动势。3、规律：（1）、函数表达式：N匝面积为S的线圈以角速度ω转动，从中性面开始计时，则e=NBSωsinωt。用ε表示峰值NBSω,则e=εsinωt在

3、纯电阻电路中,电流I=sinωt=Isinωt，电压u=Usinωt。（2）、图象表示：（3）、强调：线圈转动一周，交流电恰好完成一次周期性变化。（为讲周期做铺垫）★若基础好，复习这些：adad▲为什么在中性面（图一）位置，φ最大，但是E=0？（1）从导体棒切割磁感线角度：不切割！（2）从E=△φ/△t角度：尽管φ最大，但是△φ=0，△φ/△t=0。▲为什么在图二位置，φ=0，但是E最大？（1）从导体棒切割磁感线角度：垂直切割！（2）从E=△φ/△t角度：尽管φ=0，但是△φ≠0，△φ/△t最大。etεm新课教学：一、表征交变电流大小物理量：e=NBSωsinωt1、瞬时值：对应某一时刻的交

4、流的值随时间变化的量习惯用小写字母表示：eiu2、最大值（峰值）：即最大的瞬时值用大写字母表示，UmＩmεm=nsBωＩm=εm/R注意：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动时，所产生感应电动势的峰值为ε=NBSω，即仅由匝数N，线圈面积S，磁感强度B和角速度ω四个量决定。与轴的具体位置，线圈的形状及线圈是否闭合都是无关的。（1）交流电的最大值(Im，Um)是交流电在一个周期内所能达到的最大数值，可以用来表示交流电的电流强弱或电压高低，在实际中有重要意义。如所有使用交流电的用电器，其最大耐压值应该超过所使用的交流电的最大值，这样在使用中才能保证安全。例如把电容器接在交流电路中，就需

5、要知道交变电压的最大值。电容器所能承受的电压要高于交变电压的最大值，否则电容器可能被击穿。（2）但是，交流电的最大值不适于用来表示交流电产生的效果。因为交流电的电压的大小随时间逐渐变化，产生的效果也随时间逐渐变化，但在实际应用中，只需要知道交流电产生的平均效果就可以了，那么我们用什么物理量来描述交流电产生的平均效果呢？在实际中通常用有效值来表示交流电的大小。3、有效值：（1）根据电流的热效应定义：例：甲、乙图中电炉烧水（水壶画要画，学生特感兴趣，事先练好板画）），设壶材料相同、水质量相等、水的初温相同．若直流电源用10分钟把水烧开，而第二次用交流电时也用10分钟把水烧开，这时我们说交流电的平

6、均效果和直流电相同，称直流电的电压（或电流强度）为交流电电压（或电流强度）的有效值（可以模仿直流电和交流的电自言自语）。板书：Q直=Q交我的电流是恒定的3A我10分钟把水烧开我的电流是变化的我10分钟也把水烧开！（2）定义：交流电的有效值是根据电流热效应来规定的。让交流电和直流电通过相同阻值的电阻，如果它们在相同时间内产生的热量相等，就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值。强调：iuε——瞬时值ImUmΕm——最大值IUε——有效值（3）以后在计算交流电产生热量时，公式Q=I2Rt用有效值。（4）对于正弦交流电：ε=I=U=。正弦交流的有效值和峰值之间具有ε=，U=的关系，非正弦（或余弦

7、）交流无此关系，但可按有效值的定义进行推导，如对于正负半周最大值相等的方波电流，其热效应和与其最大值相等的恒定电流是相同的，因而其有效值即等于其最大值。即I=I。例题：一个10V的直流电通过电阻R，在时间t内产生的热量与一个正弦交流电通过电阻R/2，在同一时间内产生的热量相同，则交流电电压的有效值和最大值是多少？（5）注意：对于交流电，若没有特殊说明，都指有效值。例如：提问：照明用交流电的电压是220伏，动力