高中物理人教版 (新课标)选修32 描述交变电流的物理量教学设计

课 题

5．2  描述交变电流的物理量      

新授课

1课时

（一）知识与技能

1．理解什么是交变电流的峰值和有效值，知道它们之间的关系。

2．理解交变电流的周期、频率以及它们之间的关系。知道我国生产和生活用电的周期（频率）的大小。

（二）过程与方法

能应用数学工具描述和分析处理物理问题。

（三）情感、态度与价值观

让学生了解多种电器铭牌，介绍现代科技的突飞猛进，激发学生的学习热情

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。

实验、启发

    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

                 教学活动

  （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。

学 生 活 动

书面完成P39“问题与练习”第3、4、5题；思考并回答第1、2题。