第三章 恒定电流
一、基本概念
1.电流 电流的定义式：t
q I =，适用于任何电荷的定向移动形成的电流。 对于金属导体有I=nqvS （n 为单位体积内的自由电子个数，S 为导线的横截面积，v 为自由电子的定向移动速率，约10 -5m/s ，远小于电子热运动的平均速率105m/s ，更小于电场的传播速率3×108m/s ），这个公式只适用于金属导体，千万不要到处套用。
2.电阻定律
导体的电阻R 跟它的长度l 成正比，跟它的横截面积S 成反比。s
l R ρ= ⑴ρ是反映材料导电性能的物理量，叫材料的电阻率（反映该材料的性质，不是每根具体的导线的性质）。单位是Ω m 。 ⑵纯金属的电阻率小，合金的电阻率大。 ⑶材料的电阻率与温度有关系： ①金属的电阻率随温度的升高而增大（可以理解为温度升高时金属原子热运动加剧，对自由电子的定向移动的阻碍增大。）铂较明显，可用于做温度计；锰铜、镍铜的电阻率几乎不随温度而变，可用于做标准电阻。 ②半导体的电阻率随温度的升高而减小（可以理解为半导体靠自由电子和空穴导电，温度升高时半导体中的自由电子和空穴的数量增大，导电能力提高）。
③有些物质当温度接近0 K 时，电阻率突然减小到零——这种现象叫超导现象。能够发生超导现象的物体叫超导体。材料由正常状态转变为超导状态的温度叫超导材料的转变温度T C 。我国科学家在1989年把T C 提高到130K 。现在科学家们正努力做到室温超导。
3.欧姆定律
R U I =（适用于金属导体和电解液，不适用于气体导电）。 电阻的伏安特性曲线：注意I-U 曲线和U-I 曲线的区别。还要注意：当考虑到电阻率随温度的变化时，电阻的伏安特性
I-U 特性曲线可用以下哪个图象来表示：
解：灯丝在通电后一定会发热，当温度达到一定值时才会发出可见光，这时温度能达到很高，因此必须考虑到灯丝的电阻将随温度的变化而变化。随着电压的升高，电流增大，灯丝的电功率将会增大，温度升高，电阻率也将随之增大，电阻增大，。U 越大I-U 曲线上对应点于原点连线的斜率必然越小，选A 。
A. B. C. D.
率P 与电压平方U 之间的函数关系的是以下哪个图象
A.
B. C. D.
解：此图象描述P 随U 2变化的规律，由功率表达式知：R U P 2=，U 越大，电阻越大，图象上对应点与原点连线的斜率越小。选C 。
4.电功和电热
电功就是电场力做的功，因此是W=UIt ；由焦耳定律，电热Q=I 2Rt 。其微观解释是：电流通过金属导体时，自由电子在加速运动过程中频繁与正离子相碰，使离子的热运动加剧，而电子速率减小，可以认为自由电子只以某一速率定向移动，电能没有转化为电子的动能，只转化为内能。
⑴对纯电阻而言，电功等于电热：W=Q=UIt =I 2R t =t R U 2
⑵对非纯电阻电路（如电动机和电解槽），由于电能除了转化为电热以外还同时转化为机械能或化学能等其它能，所以电功必然大于电热：W >Q ，这时电功只能用W=UIt 计算，2
I 1=2A 。当电压为U 2=36V 时能带动负载正常运转，这时电流为I 2=1A 。求这时电动机的机械功率是多大？ 解：电动机不转时可视为为纯电阻，由欧姆定律得，Ω==51
1I U R ，这个电阻可认为是不变的。
电动机正常转动时，输入的电功率为P 电=U 2I 2=36W ，内部消耗的热功率P 热=R I 22=5W ，所
以机械功率P =31W
由这道例题可知：电动机在启动时电流较大，容易被烧坏；正常运转时电流反而较小。 例4. 来自质子源的质子（初速度为零），经一加速电压为800kV 的直线加速器加速，形成电流强度为1mA 的细柱形质子流。已知质子电荷e =1.60×10-19C 。这束质子流每秒打到靶上的质子数为_________。假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的，在质子束中与质子源相距L 和4L 的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，其中的质子数分别为n 1和n 2，则
n 1∶n 2=_______。
解：按定义，.1025.6,15?==∴=e I t n t ne I 由于各处电流相同，设这段长度为l ，其中的质子数为n 个，
则由v n l ne v I v l t t ne I 1,∝∴===得和。而1
2,,212212==∴∝∴=s s n n s v as v 二、串并联与混联电路
2
1.应用欧姆定律须注意对应性。
选定研究对象电阻R 后，I 必须是通过这只电阻R 的电流，U 必须是这只电阻R 两端的电压。该公式只能直接用于纯电阻电路，不能直接用于含有电动机、电解槽等用电器的电路。
2.公式选取的灵活性。 ⑴计算电流，除了用R
U I 外，还经常用并联电路总电流和分电流的关系：I =I 1+I 2 ⑵计算电压，除了用U =IR 外，还经常用串联电路总电压和分电压的关系：U =U 1+U 2 ⑶计算电功率，无论串联、并联还是混联，总功率都等于各电阻功率之和：P =P 1+P 2
对纯电阻，电功率的计算有多种方法：P=UI=I 2
R =R
U 2
以上公式I =I 1+I 2、U =U 1+U 2和P =P 1+P 2既可用于纯电阻电路，也可用于非纯电阻电路。既可以用于恒定电流，也可以用于交变电流。
例5. 已知如图，R 1=6Ω，R 2=3Ω，R 3=4Ω，则接入电路后这三只电阻的实际功率之比为_________。
解：本题解法很多，注意灵活、巧妙。经过观察发现三只电阻的电流关系最简单：电流之比是I 1∶I 2∶I 3=1∶2∶3；还可以发现左面两只电阻并
联后总阻值为2Ω，因此电压之比是U 1∶U 2∶U 3=1∶1∶2；在此基础上
利用P=UI ，得P 1∶P 2∶P 3=1∶2∶6
例6. 已知如图，两只灯泡L 1、L 2分别标有“110V ，60W ”和“110V ，100W ”，另外有一只滑动变阻器R ，将它们连接后接入220V 的电路中，要求两灯泡都正常发光，并使整个电路消耗的总功率最小，应使用下面哪个电路？
解：A 、C 两图中灯泡不能正常发光。B 、D 中两灯泡都能正常发光，它们的特点是左右两部分的电流、电压都相同，因此消耗的电功率一定相等。可以直接看出：B 图总功率为200W ，D 图总功率为320W ，所以选B 。
例7. 实验表明，通过某种金属氧化物制成的均匀棒中的电流I 跟电压U 之间遵循I =kU 3的规律，其中U 表示棒两端的电势差，k =0.02A/V 3。现将该棒与一个可变电阻器R 串联在一起后，接在一个内阻可以忽略不计，电动势为6.0V 的电源上。求：⑴当串联的可变电阻器阻值R 多大时，电路中的电流为0.16A ？⑵当串联的可变电阻器阻值R 多大时，棒上消耗的电功率是电阻R 上消耗电功率的1/5？ 解：画出示意图如右。⑴由I =kU 3和I =0.16A ，可求得棒两端电压
为2V ，因此变阻器两端电压为4V ，由欧姆定律得阻值为25Ω。 ⑵由于棒和变阻器是串联关系，电流相等，电压跟功率成正比，棒两端电压为1V ，由I =kU 3得电流为0.02A ，变阻器两端电压为5V ，因此电阻为250Ω。
例8. 左图甲为分压器接法电路图，电源电动势为E ，内阻不计，变阻器总电阻为r
。闭合电键S
R R R 2
后，负载电阻R两端的电压U随变阻器本身a、b两点间的阻值R x变化的图线应最接近于右图中的哪条实线
A.①
B.②
C.③
D.④
解：当R x增大时，左半部分总电阻增大，右半部分电阻减小，所以R两端的电压U应增大，排除④；如果没有并联R，电压均匀增大，图线将是②；实际上并联了R，对应于同一个R x 值，左半部分分得的电压将比原来小了，所以③正确，选C。
3.对复杂电路分析，一般情况下用等势点法比较方便简洁。
⑴凡用导线直接连接的各点的电势必相等（包括用不计电阻的电流表连接的点）。
⑵在外电路，沿着电流方向电势降低。
⑶凡接在同样两个等势点上的电器为并联关系。
⑷不加声明的情况下，不考虑电表对电路的影响。
4.电路中有关电容器的计算。
⑴电容器跟与它并联的用电器的电压相等。
⑵在计算出电容器的带电量后，必须同时判定两板的极性，并标在图上。
⑶在充放电时，电容器两根引线上的电流方向总是相同的，所以要根据正极板电荷变化情况来判断电流方向。
⑷如果变化前后极板带电的电性相同，那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量的差；如果变化前后极板带电的电性改变，那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量之和。
例9. 已知如图，电源内阻不计。为使电容器的带电量增大，
可采取以下那些方法：
A.增大R1
B.增大R2
C.增大R3
D.减小R1
解：由于稳定后电容器相当于断路，因此R3上无电流，电容
器相当于和R2并联。只有增大R2或减小R1才能增大电容器C两端的电压，从而增大其带电
BD。
R3=20Ω，AB间电压U=6V，
A端为正C=2μF，为使电容器带电量达到Q =2×10- 6C，应将R4
的阻值调节到多大？
解：由于R1和R2串联分压，可知R1两端电压一定为4V，由电容
器的电容知：为使C的带电量为2×10-6C，其两端电压必须为1V，
所以R3的电压可以为3V或5V。因此R4应调节到20Ω或4Ω。两次电容器上极板分别带负电和正电。
还可以得出：当R4由20Ω逐渐减小的到4Ω的全过程中，通过图中P点的电荷量应该是4×10-6C，电流方向为向下。
三、闭合电路欧姆定律
1.主要物理量。
研究闭合电路，主要物理量有E、r、R、I、
U，前两个是常量，后三个是变量。
闭合电路欧姆定律的表达形式有：
①E =U 外+U 内 ②r
R E I += （I 、R 间关系） ③U=E-Ir （U 、I 间关系） ④E r
R R U +=（U 、R 间关系） 从③式看出：当外电路断开时（I = 0），路端电压等于电动势。而这时用电压表去测量时，读数却应该略小于电动势（有微弱电流）。当外电路短路时（R = 0，因而U = 0）电流最大为I m =E /r （一般不允许出现这种情况，会把电源烧坏）。
2.电源的功率和效率。
⑴功率：①电源的功率（电源的总功率）P E =EI ②电源的输出功率P 出=UI
③电源内部消耗的功率P r =I 2r ⑵电源的效率：r
R R E U P P E +===η（最后一个等号只适用于纯电阻电路） 电源的输出功率()()r
E r E r R Rr r R R
E P 44422222≤?+=+=，可见电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示，而当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，为r E P m 42=。 例11. 已知如图，E =6V ，r =4Ω，R 1=2Ω，R 2的变化范围是0~10Ω。求：①电源的最大输出功率；②R 1上消耗的最大功率；③R 2上消耗的最大功率。
解：①R 2=2Ω时，外电阻等于内电阻，电源输出功率最大为2.25W ；②R 1是定植电阻，电流越大功率越大，所以R 2=0时R 1上消耗的功率最大为2W ；
③把R 1也看成电源的一部分，等效电源的内阻为6Ω，所以，当R 2=6Ω时，R 2上消耗的功率最大为1.5W 。
3.变化电路的讨论。
闭合电路中只要有一只电阻的阻值发生变化，就会影响整个电路，使总电路和每一部分的电流、电压都发生变化。讨论依据是：闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律、串联电路的电压关系、并联电路的电流关系。以右图电路为例：设R 1增大，总电阻一定增大；由
r
R E I +=，I 一定减小；由U=E-Ir ，U 一定增大；因此U 4、I 4一定增大；由I 3= I-I 4，I 3、U 3一定减小；由U 2=U-U 3，U 2、I 2一定增大；由I 1=I 3 -I 2，I 1一定减小。总结规律如下：
①总电路上R 增大时总电流I 减小，路端电压U 增大；②变化电阻本身和总电路变化规律相同；③和变化电阻有串联关系（通过变化电阻的电流也通过该电阻）的看电流（即总电流减小时，该电阻的电流、电压都减小）；④和变化电阻有并联关系的（通过变化电阻的电流不通过该电阻）看电压（即路端电压增大时，该电阻的电流、电压都增大）。
例12. 如图，电源的内阻不可忽略．已知定值电阻R 1=10Ω，R 2=8Ω．当电键S 接位置1时，电流表的示数为0.20A ．那么当电键S 接位置2时，电流表的示数可能是下列的哪些值
A.0.28A
B.0.25A
P
C.0.22A
D.0.19A
解：电键接2后，电路的总电阻减小，总电流一定增大，所以不可能是0.19A ．电源的路端电压一定减小，原来路端电压为2V ，所以电键接2后路端电压低于2V ，因此电流一定小于0.25A ．所以只能选C 。
例13. 如图所示，电源电动势为E ，内电阻为r ．当滑动变阻器的触片P 从右端滑到左端时，发现电压表V 1、V 2示数变化的绝对值分别为ΔU 1和ΔU 2A.小灯泡L 1、L 3变暗，L 2变亮 B.小灯泡L 3变暗，L 1、L 2变亮 C.ΔU 1<ΔU 2
D.ΔU 1>ΔU 2
解：滑动变阻器的触片P 从右端滑到左端，总电阻减小，总电流增大，路端电压减小。与电阻蝉联串联的灯泡L 1、L 2电流增大，变亮，与电阻并联的灯泡L 3电压降低，变暗。U 1减小，U 2增大，而路端电压U = U 1+ U 2减小，所以U 1的变化量大于 U 2的变化量，选BD 。
4.闭合电路的U-I 图象。 右图中a 为电源的U-I 图象；b 为外电阻的U-I 图象；两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压；该点和原点
之间的矩形的面积表示输出功率；a 的斜率的绝对值表示内阻大小； b
的斜率的绝对值表示外电阻的大小；当两个斜率相等时（即内、外电阻相等时图中矩形面积最大，即输出功率最大（可以看出当时路端电压是电动势的一半，电流是最大电流的一半）。
例14. 如图所示，图线a 是某一蓄电池组的伏安特性曲线，图线b 是一只某种型号的定值电阻的伏安特性曲线．若已知该蓄电池组的内阻为2.0Ω，则这只定值电阻的阻值为______Ω。现有4只这种规格的定值电阻，可任意选取其中的若干只进行组合，作为该蓄电池组的外电路，则所组成的这些外电路中，输出功率最大时是_______W 。
解：由图象可知蓄电池的电动势为20V ，由斜率关系知外电阻阻值为6Ω。用3只这种电阻并联作为外电阻，外电阻等于2Ω，因此输出功率最大为50W 。
5.滑动变阻器的两种特殊接法。
在电路图中，滑动变阻器有两种接法要特别引起重视：
⑴右图电路中，当滑动变阻器的滑动触头P 从a 端滑向b 端的过程中，到达中点位置时外电阻最大，总电流最小。所以电流表A 的示数先减小后增大；可以证明：A 1的示数一直减小，而A 2的示数一直增大。
⑵右图电路中，设路端电压U 不变。当滑动变阻器的滑动触头P 从a 端滑向b 端的过程中，总电阻逐渐减小；总电流I 逐渐增大；R X
两端的电压逐渐增大，电流I X 也逐渐增大（这是实验中常用的分压电
路的原理）；滑动变阻器r 左半部的电流I / 先减小后增大。
例15. 如图所示，电路中ab 是一段长10 cm ，电阻为
100Ω的均匀电
I
0m I /A
阻丝。两只定值电阻的阻值分别为R 1=80Ω和R 2=20Ω。当滑动触头P 从a 端缓慢向b 端移动的全过程中灯泡始终发光。则当移动距离为____cm 时灯泡最亮，移动距离为_____cm 时灯泡最暗。
解：当P 移到右端时，外电路总电阻最小，灯最亮，这时aP 长10cm 。当aP 间电阻为20Ω时，外电路总电阻最大，灯最暗，这时aP 长2cm 。
6.断路点的判定。 当由纯电阻组成的串联电路中仅有一处发生断路故障时，用电压表就可以方便地判定断路点：凡两端电压为零的用电器或导线是无故障的；两端电压等于电源电压的用电器或导线发生了断路。
7.黑盒问题。
如果黑盒内只有电阻，分析时，从阻值最小的两点间开始。
例16. 如图所示，黑盒有四个接线柱，内有4只阻值均为6Ω的电阻，每只电阻都直接与接线柱相连。测得R ab =6Ω,R ac =R ad =10Ω。R bc =R bd =R cd =4Ω,试画出黑盒内的电路。
解：由于最小电阻是R bc =R bd =R cd =4Ω，只有2只6Ω串联后再与1只6Ω并联才能出现4Ω,因此bc 、cd 、db 间应各接1只电阻。再于ab 间接1只电阻，结论正合适。
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新人教版高中物理选修 第五章《交变电流》精品教 课5.交变电课新授课1 教 学 目 的（一）知识与技能 1．使学生理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面。 2．掌握交变电流的变化规律及表示方法。 3．理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义。 （二）过程与方法 1．掌握描述物理量的三种基本方法（文字法、公式法、图象法）。 2．培养学生观察能力，空间想象能力以及将立体图转化为平面图形的能力。3．培养学生运用数学知识解决物理问题的能力。 （三）情感、态度与价值观 培养学生用辩证唯物主义的观点认识问题。 重 难 点教学重点 交变电流产生的物理过程的分析。 ★教学难点 交变电流的变化规律及应用。 教学方法通过演示实验，引导学生观察现象、分析实验
教 学 过 程 教师活动学生活动 【预习导引】 1.恒定电流的定义是什么？直流电的定义是什么？ 2.我们根据什么来定义直流电和恒定电流的？ 【新课教学】 一、交变电流 1.定义： 2.试讨论交变电流与恒定电流和直流电的区别是什么？
二、交变电流的产生 右图为交流电发电机的示意图，线圈所在磁场为匀强磁场，设矩形线圈ABCD以角速度ω绕oo' 轴、从线圈平面跟磁感线垂直的位置开始做逆时针方向转动． 1．开始时，线圈是否切割磁感线？线圈中感应电动势为多大？此时磁通量多大？方向怎样？ 2.经过时间t线圈转过的角度为多大？，此时ab边的线速度v方向跟磁感线方向夹角为多大，设ab边的长度为l，bd边的长度为l'，线圈中感应电动势怎么计算？电流方向怎样判断？此时磁通量多大？ 方向怎样？ 学生思考预习引导的两个问题？（3分钟） 教师指导学生阅读课本完成1、2两题（4分钟） 学生思考并讨论右侧的四个问题（10分钟）
知识目标： 1、了解支路电流法解题适用范围 2、熟练掌握基尔霍夫定律分析电路的方法 3、运用支路电流法来分析基本电路 能力目标： 通过学生对支路电流法的学习，提高学生对基尔霍夫定律的应用的能力及其抽象思维能力。 情感、态度与价值观： 教学中注重师生配合，以学生为主体，增强其思考和主动学习和分析问题的能力，培养学生学习电子技术的兴 趣。 教学重点： 1、掌握并能运用支路电流法来分析基本电路 教学难点： 1、利用基尔霍夫第二定律（∑u=0）列回路电压方程 时各段电压的正、负号的确定 2、熟练掌握并能运用支路电流法来分析基本电路 教学方法： 启发法，举例法，讲解法 教学安排： 1课时
小黑板多媒体粉笔 □复习提问： 1、基尔霍夫第一定律（节点电流定律） 在电路中任意一个节点上，流入节点的电流之和，等于流出节点的电流之和。即 ∑I进=∑I出 如果规定流入节点的电流为正，流出节点的电流为负，则基尔霍夫电流定律也可写成 ∑I=0 亦即在任一电路的任一节点上，电流的代数和等于零。 2、基尔霍夫第二定律（回路电压定律） 在电路中，从一点出发绕回路一周回到该点里，各段电压的代数和等于零。即 ∑u=0 □新课引入 基尔霍夫定律是电路的基本定律之一。不论是在简单的或复杂的电路中，基本霍夫定律所阐明的各支路电流之间和回路中各电压之间的基本关系都是普遍适用的。下面介绍一种应用基尔霍夫定律来求解复杂电路的方法。 □新课讲授 第10节支路电流法
一、支路电流法的应用 如果知道各支路的电流，那么各支路的电压、电功率可以很 容易的求出来，从而掌握了电路的工作状态。支路电流法是以支 路电流为未知量，应用基尔霍夫定律，列出与支路电流数目相等 的独立方程式，再联立求解。 1、 首先应确定复杂电路中共有几条支路，几个节点。 2、 一个具有n 个节点，b 条支路（b>n ）的复杂电路。由于n 个节点只能列出n-1个独立议程 ，这样还缺b-（n-1）个方程式，可由基尔霍夫电压定律来补足 二、现以图1为例说明支路电流法的解题步骤 1.任意设置各支路电流的参考方向（一条支路上只有一个电 流）和网孔回路的绕行方向（如图1示）。 图1 1、 根据基尔霍夫电流定律（∑I=0）列独立的节点电流方程。 如果电路有2个节点，则只能列出1个独立的方程式。 如果电路有n 个节点，则只能列出（n-1）个独立的方程式。 对于图中的节点B ，其电流为 I 1+I 2 =I 3 （1） R1 + _ Us1 R2 R3 + Us2 _ I 3 I
(2) (3) t (4)(5) 5.1交变电流的产生教案 【学习目标】 1．会观察电流（或电压）的波形图，理解交变电流、直流的概念 2．理解交变电流的产生原理 3．掌握交变电流的变化规律及表示方法 4．理解交流电的瞬时值，最大值及中性面的概念 5．培养观察能力、空间想象能力以及立体图转化为平面图形的能力 【重点难点】 1．重点是交变电流产生的物理过程分析 2．难点是交变电流的变化规律及应用 【教学过程】 一、新课导入 手摇发电机获得的电流与由干电池获得的电流的波形有什么不同？ 二、新课教学 让学生观察实验总结交变电流的定义 （一）交变电流 交变电流：和随时间周期性变化的电流叫。 直流：不随时间变化的电流称为直流。 恒定电流：和都不随时间而改变的电流叫恒定电流。 例1、下图中_______是直流电？___________是交变电流？ 思考：交变电流和直流有什么区别？ 归纳总结：只要________改变的电流就是交变电流. （二）交变电流的产生 1．产生机理： 演示课本P31“做一做”中的实验，请同学们观察发光二极管的发光情况，说明产生的是哪种电流？分析转轴与磁场方向的关系，得出如下结论 结论：当线圈绕的轴转动时会产生交变电流。 2．探究电流的特点： 看课本P32图5.1-3，分析：
（1）判断线圈由甲转到乙的过程中，线圈中的电流方向如何？（沿A →B →C →D 还是D →C →B →A ） 由乙转到丙、由丙转到丁以及由丁转到甲的过程中呢？（2）判断线圈处于甲、乙、丙、丁四个位置时是否产生感应电流？若有，在原图中标出电流的方向；若无，说明原因。A B C D 图 2假设线圈所处的磁场为匀强磁场，请在上面四幅图中画出线圈在甲、乙、丙、丁四个位置对应的侧视图，标出AB 、CD 边中的电流方向。（3）分析线圈在由甲转到乙、由乙转到丙、由丙转到丁、由丁转到甲的过程中中的电流大小变化情况？（4）在电流—时间图中画出甲、乙、丙、丁四个位置对应的点。猜测在一个周期内感应电流随时间变化的关系，大致画出i —t 图线。 （5）根据上述分析，回答：①线圈转到哪些位置时电流方向改变？______。②在这些位置时，线圈中感应电动势多大？_______。 感应电流多大？________ 。③ 在线圈转动一周的过程中，电流方向改变几次？________。我们把与磁场方向垂直的面叫____________。结论：(1) 线圈转动过程中电流的大小做周期性变化， 最小， 最大。(2) 线圈每经 一次，感应电流方向改变一次，线圈转动一周，感应电流方向改变 次。例 2、完成下面的表格位 置 磁通量感应电流感应电动势磁通量变化率中性面 中性面的垂面 （三）交变电流的变化规律 1 ．推导图 3对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束
第二章、恒定电流 第一节、导体中的电场和电流（1课时） 一、教学目标 （一）知识与技能 1．让学生明确电源在直流电路中的作用，理解导线中的恒定电场的建立 2．知道恒定电流的概念和描述电流强弱程度的物理量---电流 3．从微观意义上看电流的强弱与自由电子平均速率的关系。 （二）过程与方法 通过类比和分析使学生对电源的的概念、导线中的电场和恒定电流等方面的理 解。 （三）情感态度与价值观 通过对电源、电流的学习培养学生将物理知识应用于生活的生产实践的意识，勇 于探究与日常生活有关的物理学问题。 三、重点与难点： 重点：理解电源的形成过程及电流的产生。 难点：电源作用的道理，区分电子定向移动的速率和在导线中建立电场的速率这两个不同的概念。 四、教学过程 （一）先对本章的知识体系及意图作简要的概述 （二）新课讲述----第一节、导体中的电场和电流 1．电源： 先分析课本图2。1-1 说明该装置只能产生瞬间电流（从电势差入手） 【问题】如何使电路中有持续电流（让学生回答—电源） 类比：（把电源的作用与抽水机进行类比）如图2—1，水 池A、B的水面有一定的高度差，若在A、B之间用一细管连起 来，则水在重力的作用下定向运动，从水池A运动到水池B。 A、B之间的高度差很快消失，在这种情况下，水管中只可能 有一个瞬时水流。 教师提问：怎拦才能使水管中有源源不断的电流呢 让学生回答：可在A、B之间连接一台抽水机，将水池B 中的水抽到水池A中，这样可保持A、B之间的高度差，从而使水管中有源源不断的水流。归纳：电源就是把自由电子从正极搬迁到负极的装置。（从能量的角度看，电源是一种能够不断地把其他形式的能量转变为电能的装置） 2．导线中的电场： 结合课本图2。1-4分析导线中的电场的分布情况。 导线中的电场是两部分电荷分布共同作用产生的结果，其一是电源正、负极产生的电场，可将该电场分解为两个方向：沿导线方向的分量使自由电子沿导线作定向移动，形成电流；垂直于导线方向的分量使自由电子向导线某一侧聚集，从而使导线的两侧出现正、负净电荷分布。其二是这些电荷分布产生附加电场，该电场将削弱电源两极产生的垂直导线方向的电场，直到使导线中该方向合场强为零，而达到动态平衡状态。此时导线内的电场线保持与导线平行，自由电子只存在定向移动。因为电荷的分布是稳定的，故称恒定电场。 通过“思考与讨论”让学生区分静电平衡和动态平衡。 恒定电场：由稳定分布的电荷所产生的稳定电场称恒定电场。 3．电流（标量）
交变电流 第一课时:交变电流的产生 描述交变电流的物理量 一、知识要点: 1.交变电流的产生:t e m ωεsin =,t I i m ωsin =【从中性面开始】 ①中性面、线圈通过中性面时： ②转动一周线圈两次通过中性面，故一周里线 圈中电流方向改变两次． 2．交变电流的最大值与有效值,周期与频率: ①正弦交流电的最大值：ωNBS E m = 与有效值的关系是：m E U 21=，m I I 21 =对于非正弦电流以上关系不成立。 ②通常所说交流电压、电流是用电压表、电流表测得的，都是指有效值.用电器上所标电压、电流值也是指有效值。在计算交流电通过导体产生热量、热功以及确定保险丝的熔断电流时,只能用有效值。 ３.电阻、电感和电容对交变电流的作用，感抗和容抗。 ①感抗表示电感对交变电流的阻碍作用，其特点是“通直流,阻交流”、“通低频，阻高频”。 ②容抗表示电容对交变电流的阻碍作用,其特点是“通交流，隔直流”、“通高频,阻低频”。 二、例题分析: 1．一个矩形线框的面积为Ｓ ，在磁感应强度为Ｂ的匀强磁场中，从线圈平面与磁场垂直的位置开始计时,转速为n 转/秒，则:【 】 Ａ．线框交变电动势的最大值为n πBS B.线框交变电动势的有效值为2n πＢＳ C.从开始转动经过1／4周期，线框中的平均感应电动势为2nB Ｓ D ．感应电动势瞬时值为e = 2n πBS s ｉｎ2n πt ２.关于交流电的有效值和最大值,下列说法正确的是：【 】 A.任何形式的交变电流的有效值和最大值都有关系U ＝ U m /2 B.只有正弦式电流才有Ｕ = U m /2的关系 Ｃ．照明电压220V 、动力电压３80Ｖ,指的都是交变电流的有效值 D ．交流电压表和电流表测量的都是交变电流的有效值 ３．电学元件的正确使用,对电路安全工作起着重要作用。某电解电容器上标有“２5Ｖ ,4５0μF ”字样，下列说法中正确的是：【 】 A ．此电容器在交流、直流电路25V 的电压时都能正常工作 B ．此电容器只有在不超过25V 的直流电压下才能正常工作 C.当工作电压是直流25V 时,电容才是450μF Ｄ.若此电容器在交流电压下工作，交流电压的最大值 不能超过2５V 4．左右两个电路都是从左端输入信号,从右端输出信号。左图中输入的是高频、低频混合的交流信号，要求只C 1 C 2
第二节：支路电流法教 案 标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]
他方法。 4 ．典型例题讲解 例1：如图，已知E1???E2???17?V，R1???1?W，R2???5 W，R 3? ??2 W，用支路电流法求各支路的电流。 例2、已知电路如图所示，其中E1＝15 V, E2＝65 V, R1＝5 Ω， R2＝R3＝10 Ω。试用支路电流法求R1、 R2和R3三个电阻上的电压。 例3、试用支路电流法，求图所示电路中的电流I3。 例4、用支路电流法求图中各支路电流，并说明U S1和U S2是起电源作用还是起负载作用。图中U S1＝12 V, U S2＝15 V, R1＝3 Ω， R2＝Ω， R3＝9 Ω。 【课外作业】 1．如图所示电路，能列出独立的基尔霍夫电流方程的数目是( ) A．1个 B．2个 C．3个 D．4个形式以增强学生学习主动性， 分组讨论法拓展训练
2．上题图中，能列出的独立的基尔霍夫方程的数目是( ) A．1个 B．2个 C．3个 D．4个 3．如图所示电路中，正确的关系是( ) A．I1＝ E1－E2 R1＋R2 B．I2＝ E2 R2 C．I1＝ E1－U ab R1＋R2 D．I2＝ E2－U ab R2 4．电路如图所示，请判别该电路有几条支路，几个节点，几个网 孔，并列出该电路用支路电流法解题时所需的方程。 5．如图所示，已知E1＝6V，E2＝1V，内阻不计，R1＝1Ω，R2＝2Ω，R3 ＝3Ω，试用支路电流法求各支路电流。 讲授法 小结：1．支路电流法解题步骤。 2．用支路电流法解题的注意点 布置 作业 习题（《电工基础》第2版周绍敏主编） 3．填充题（6），4．问答与计算题（1）、（2）
新人教版高中物理选修3－2 第五章《交变电流》精品教案 课题§5.1交变电流课型新授课课时1 教学目的（一）知识与技能 1.使学生理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面。 2.掌握交变电流的变化规律及表示方法。 3.理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义。 （二）过程与方法 1.掌握描述物理量的三种基本方法（文字法、公式法、图象法）。 2.培养学生观察能力，空间想象能力以及将立体图转化为平面图形的能力。 3.培养学生运用数学知识解决物理问题的能力。 （三）情感、态度与价值观 培养学生用辩证唯物主义的观点认识问题。 重难点教学重点 交变电流产生的物理过程的分析。★教学难点 交变电流的变化规律及应用。 教学 方法通过演示实验，引导学生观察现象、分析实验 教学过程 教师活动学生活动 【预习导引】 1.恒定电流的定义是什么？直流电的定义是什么？ 2.我们根据什么来定义直流电和恒定电流的？ 【新课教学】 一、交变电流 1.定义： 2.试讨论交变电流与恒定电流和直流电的区别是什么？ 二、交变电流的产生 右图为交流电发电机的示意图，线圈所在磁场为 匀强磁场，设矩形线圈ABCD 以角速度ω绕oo' 轴、 从线圈平面跟磁感线垂直的位置开始做逆时针方向转 动． 1.开始时，线圈是否切割磁感线？线圈中感应 电动势为多大？此时磁通量多大？方向怎样？ 2.经过时间t 线圈转过的角度为多大？，此时ab 边的线速度v 方 向跟磁感线方向夹角为多大，设ab 边的长度为l，bd 边的长度为l'， 线圈中感应电动势怎么计算？电流方向怎样判断？此时磁通量多大？ 方向怎样？ 学生思考预习引导的两 个问题？（3 分钟） 教师指导学生阅读课本 完成 1、2 两题（4 分钟） 学生思考并讨论右侧的 四个问题（10 分钟）
深师教育辅导教案 第 3 课次年级高二科目：物理 本次课题恒定电流复习备课时间11月1日 授课时间2011年11 月5日14 ：00 --- 16 ：00 辅导老师江小谦学生姓名陈仕杰陈斯亮 教学目标（一）知识与技能： 1、.掌电路的概念以及基本公式 2.、熟悉电路的变化规律以及电路的计算 （二）过程与方法： 通过对题型的总结，培养学生归纳总结的能力和学习方法，掌握其规律，以指导之后的做题思路。 重 点难点重点：闭合电路的计算难点：电路变化的规律 教学内容 一、基本概念及基本规律 1．电流 电流的定义式： t q I=，适用于任何电荷的定向移动形成的电流。 对于金属导体有I=nq v S（n为单位体积内的自由电子个数，S为导线的横截面积，v为自由电子的定向移动速率，约10-5m/s，远小于电子热运动的平均速率105m/s，更小于电场的传播速率3×108m/s），这个公式只适用于金属导体，千万不要到处套用。 2．电阻定律 导体的电阻R跟它的长度l成正比，跟它的横截面积S成反比，公式： s l Rρ =。 （1）ρ是反映材料导电性能的物理量，叫材料的电阻率（反映该材料的性质，不是每根具体的导线的性质），单位是Ω m。 （2）纯金属的电阻率小，合金的电阻率大。 （3）材料的电阻率与温度有关系： ①金属的电阻率随温度的升高而增大（可以理解为温度升高时金属原子热运动加剧，对自由电子的定向移动的阻碍增大。）铂较明显，可用于做温度计；锰铜、镍铜的电阻率几乎不随温度而变，可用于做标准电阻。 ②半导体的电阻率随温度的升高而减小（可以理解为半导体靠自由电子和空穴导电，温度升高时半导体中的自由电子和空穴的数量增大，导电能力提高）。 ③有些物质当温度接近0 K时，电阻率突然减小到零——这种现象叫超导现象。能够发生超导现象的物体叫超导体。材料由正常状态转变为超导状态的温度叫超导材料的转变温度T C。我国科学家在1989年把T C提高到130K。现在科学家们正努力做到室温超导。 3．部分电路欧姆定律 R U I=（适用于金属导体和电解液，不适用于气体导电） 电阻的伏安特性曲线：注意I-U曲线和U-I曲线的区别。还要注意：当考虑 到电阻率随温度的变化时，电阻的伏安特性曲线不再是过原点的直线。 【例题1】实验室用的小灯泡灯丝的I-U特性曲线可用以下哪个图象来表示：
高中物理课堂教学教案年月日
教学活动 （一）引入新课 出示单相交流发电机，引导学生首先观察它的主要构造。 演示：将手摇发电机模型与小灯泡组成闭合电路。当线框快速转动时，观察到什么现象? 这种大小和方向都随时间做周期性变化电流，叫做交变电流。 （二）进行新课 1、交变电流的产生 为什么矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时线圈里能产生交变电流？ 多媒体课件打出下图。当abcd 线圈在磁场中绕OO ′轴转动时，哪些边切割磁感线? ab 与cd 。 当ab 边向右、cd 边向左运 动时，线圈中感应电流的方向 沿着a →b →c →d →a 方向流动 的。 当ab 边向左、cd 边向右运 动时，线圈中感应电流的方向如 何? 感应电流是沿着d →c →b → a →d 方向流动的。 线圈平面与磁感线平行 时，ab 边与cd 边线速度方向都 跟磁感线方向垂直，即两边都垂 直切割磁感线，此时产生感应电动势最大。 线圈转到什么位置时，产生的感应电动势最小? 当线圈平面跟磁感线垂直时，ab 边和cd 边线速度方向都跟磁感线平行，即不切割磁感线，此时感应电动势为零。 利用多媒体课件，屏幕上打出中性面概念： （1）中性面——线框平面与磁感线垂直的位置。 （2）线圈处于中性面位置时，穿过线圈Φ最大，但t ΔΔ =0。 （3）线圈越过中性面，线圈中I 感方向要改变。线圈转一周，感应电流方向改变两次。 2．交变电流的变化规律 设线圈平面从中性面开始转动，角速度是ω。经过 时间t ，线圈转过的角度是ωt ，ab 边的线速度v 的方 向跟磁感线方向间的夹角也等于ωt ，如右图所示。设 ab 边长为L 1，bc 边长L 2，磁感应强度为B ，这时ab 边产生的感应电动势多大? e ab =BL 1v sin ωt = BL 1·22L ωsin ωt =2 1BL 1L 2sin ωt 此时整个线框中感应电动势多大? 学 生 活 动
3.3交变电流 【教学目标】 一、知识与能力 1、理解交变电流是怎样产生的。 2、定性了解交流的变化规律及其图像表示和主要特征物理量。 3、知道交流能通过电容器的原因，了解交流这一特性在电子技术中的应用。 4、初步了解发电机、交变电流的发明和利用对促进人类社会进步的作用，进一步体验科学、技术与社会生活之间的密切关系。 二、过程与方法 1、培养学生阅读、理解及自学能力． 2、培养学生将知识进行类比、迁移的能力． 3、使学生理解如何建立新的物理概念而培养学生处理解决新问题能力． 4、培养学生应用数学工具处理解决物理问题的能力． 5、训练学生由特殊到一般的归纳、演绎思维能力． 三、情感态度与价值观 1、由用电器铭牌，可介绍我国近几年的经济腾飞，激发学生爱国精神和为建设祖国发奋学习的精神． 2、让学生体会对称美． 【重点难点】 本节重点：交变电流的产生和变化规律． 本节难点：表征的物理量和交流电有效值. 【教法学法】 教法：以指导学生实验探究为主，讲授法为辅 学法：主动探究、互相协作、抽象提炼 【教学准备】 交流发电机、电灯、电流表、示波器、小灯泡、导线、学生电源 【教学过程】
一、新课引入 一、交流发电机 出示发电机的结构图：说明：交流发电机是由定子和 转子构成，有的发电机的磁体转动，线圈不动；有的发电机的磁体转动，线圈不动。 实验结果：电灯的亮度忽明忽暗，电流表的指针忽左忽右 实验结论：发电机发出的电流大小和方向都在不断变化，大小、方向随时间做周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流。各种电池供给的电流只沿一个方向流动，叫做直流学生通过实践体验，找出其中规律 二、进入新课（导出概念） 二、交流的变化规律 介绍认识交流电和直流电 特征 说明：严格的数学分析表明，电网中的交变电流，它的电流、电压随时间按正弦函数的规律变化，这样的电流称之为正弦式电流 问：如何表示正弦式电流在某一时刻的电流、电压？（i = Imsinωt u =Umsinωt） 说明：Im、Um分别是电流和电压的最大值，叫做交流的峰值 问：频率和周期有怎样的关系？（T＝1/f） 说明：我国使用的交变电流，频率是50 Hz 三、问：为什么在上述实验中看不到电灯中电流大小 的变化？【学生讨论、回答】演示实验： 实验仪器：示波器、小灯泡、导 线、学生电源 实验过程：将示波器和灯泡并联 接入电路中，用示波器演示加在 灯泡两端的电压 说明：交变电流的大小和方向在 不断地变化，我们把交流完成一 次周期性变化所用的时间叫做 交流的周期，通常用T 表示， 它的单位是秒。交流在1s 内发 生周期性变化的次数，叫做交流 的颇率通常用f表示，它的单位 给出板书，强调重要性 实验现象：显示的电压 图象为正弦曲线
恒定电流教学设计 第七章恒定电流考纲要览考向预测本章为历年高考考点分布的重点区域之一，历年考题中均有体现，特别是规定的学生实验，不论是实验知识的检查，还是器材连接、数据处理、误差分析等，每年试题中都有所涉及，考的既具体又灵活，稳恒电路分析，也是高考试题的计算题常考内容之一．本章内容在高考中主要考查电路的计算，包括电阻的计算，串并联电阻的计算，电功、电热的计算，闭合电路欧姆定律的计算；电压、电流、电阻的测量．其中电路分析——包括含容电路分析、电路变化、动态问题分析，电功、电功率分配问题分析以及设计型实验题，都是考查中出现几率最大的部分，要重点加以掌握．设计型实验题也是一种考查趋势，该种题型不仅要求对于本章规定实验的原理能够深入理解，还要求具有灵活的思路，能熟练的将所学知识运用于新的情景，解决新的问题．更考查了学生的研究方法、掌握情况及创新思维能力的强弱．所以对于该种问题的复习要引起足够的重视．基础知识回顾1．电流电流的形成：电荷的定向移动形成电流只要导线两端存在电压，导线中的自由电子就在电场力的作用下，从电势低处向电势高处定向移动，移动的方向与导体中的电流方向相反．导线内的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的，导线内的电场线保持和导线平行．电流的宏观表达式：I=q/t，适用于任何电
荷的定向移动形成的电流．注意：在电解液导电时，是正负离子向相反方向定向移动形成电流，在用公式I＝q／t计算电流强度时应引起注意．电流的微观表达式：n为单位体积内的自由电荷个数，S为导线的横截面积，v为自由电荷的定向移动速率）．物理意义：表示电源把其它形式的能转化为电能的本领大小．电动势越大，电路中每通过1C电量时，电源将其它形式的能转化成电能的数值就越多．定义：在电源内部非静电力所做的功W与移送的电荷量q的比值，叫电源的电动势，用E表示．定义式为：E=W/q．注意：①电动势的大小由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积、外电路无关．②电动势在数值上等于电源没有接入电路时，电源两极间的电压．③电动势在数值上等于非静电力把1C电量的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功．电源的几个重要参数①电动势：它取决于电池的正负极材料及电解液的化学性质，与电池的大小无关．②内阻:电源内部的电阻．2．电动势是：A·h，mA·h.注意：对同一种电池来说，体积越大，容量越大，内阻越小．3．部分电路欧姆定律内容：导体中的电流跟导体两端电压成正比，跟导体的电阻成反比．公式I?UR体导电．图像图7-1-1注意I-U曲线和U-I 曲线的区别：对于电阻一定的导体，图中两图都是过原点的直线，I-U图像的斜率表示--------，U-I图像的斜率表示------．还要注意：当考虑到电阻率随温度的变化时，电阻
高中物理-交变电流教案 【教材分析】 这一章是《高中物理选修3-2》第五章,讲述的是交变电流知识,它是第四章“电磁感应”知识的具体应用。本章也是《高中物理选修3-1》第二章“恒定电流”内容的进一步扩展。通过这一章的学习使学生了解到,不仅有恒定电流,还有大小和方向都发生变化的交变电流。交变电流与恒定电流有相似的地方,也有自己特殊的规律。 【学情分析】 根据学生认知规律,高中学生的认知特点：对相似知识点的理解不很清楚,容易混淆。对于多变量,多过程,动态变化的问题,学生一时很难统筹全局,在处理此类问题的时候,往往出现顾此失彼的现象。为了帮助学生克服以上困难,本节复习课从学生角度出发,设计很多帮助学生理解知识的解题技巧,提高学生学习效率。 【教学目标】 1、通过引导学生,逐步唤醒学生对交变电流的基本知识的回忆； 2、通过复习,进一步解决学生在新授课时出现的问题： （1）图像题求解的技巧和方法； （2）区别交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的使用方法； （3）变压器的动态变化分析和电能输送中的能量守恒。 【重点难点】 1、区别交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的使用方法； 2、变压器的动态变化分析和电能输送中的能量守恒 【教学进程】 一、交变电流的描述 1、交变电流的特点
学生总结：交流电的图像分布在t 轴两侧,直流电的图像分布在t 轴的同侧。 【课堂预设】 此知识点的形象性很强,学生掌握起来比较容易。通过填写导学案,学生自主回顾这部分知识点即可。 2、交变电流的产生 学生总结：从中性面位置开始,t E e m ωsin =,其中：E m =ωnBS =ωφm n 。 在中性面位置：磁通量 最大 ,感应电动势 0 ,磁通量的变化率 0 ； 在垂直中性面位置：磁通量 0 ,感应电动势 最大 ,磁通量的变化率 最大 。 周期T = 0.25s ,频率f = 4Hz ,角速度ω= 8π rad/s ,磁通 量的最大值Фm = 5/2π wb 。（单匝） 【课堂预设】 两个重要位置：中性面位置和与中性面垂直的位置。这两个位置都有什么样的重要特征？学生对这些知识点可能有些混淆。尤其是处理图像题缺乏章法。通过填写导学案,教师设计巧妙的问题,以课堂提问的方式引导学生思考。 {难点突破}
课题8：支路电流法、网孔电流法和节点电压法 课型：讲授 教学目的： （1）利用支路电流法求解复杂直流电路 （2）利用网孔电流法求解支路数目较多的电路。 （3）利用节点电压法求解节点较少而网孔较多的电路 重点、难点： 重点：支路电流法、网孔电流法、节点电压法求解复杂直流电路 难点：列方程过程中电压、电流参考方向及符号的确定。 教学分析： 本节主要还是在巩固基尔霍夫定律的基础上，利用实例分析支路电流法、网孔电流法、 节点电压法并将其用于实践案例中。 复习、提问： （1）节点的概念和判别？ （2）网孔的概念和判别？ 教学过程： 导入：求解复杂电路的方法有多种，我们可以根据不同电路特点，选用不同的方法去求解。其中最基本、最直观、手工求解最常用的就是支路电流法。 一、支路电流法 利用支路电流法解题的步骤： （1）任意标定各支路电流的参考方向和网孔绕行方向。 （2）用基尔霍夫电流定律列出节点电流方程。有n个节点，就可以列出n-1个独立电流方程。 （3）用基尔霍夫电压定律列出L=b-（n-1）个网孔方程。 说明：L指的是网孔数，b指是支路数，n指的是节点数。 （4）代入已知数据求解方程组，确定各支路电流及方向。 例1试用支路电流法求图1中的两台直流发电机并联电路中的负载电流I及每台发电机的输出电流I1、和I2。已知：R1=1Ω，R2=0.6Ω，R=24Ω，E1=130V，E2=117V。 解：（1）假设各支路电流的参考方向和网孔绕行方向如图示。
图1 （2）根据KCL，列节点电流方程 该电路有A、B两个节点，故只能列一个节点电流方程。对于节点A有： I1+I2=I ① （3）列网孔电压方程 该电路中共有二个网孔，分别对左、右两个网孔列电压方程： I1R1-I2R2+E2-E1=0 ②（沿回路循行方向的电压降之和为零，如果在 I R+I2R2-E2=0 ③该循行方向上电压升高则取负号） （4）联立方程①②③，代入已知条件，可得： -I1-I2+I=0 I1-0.6I2=130-117 0.6I2+24I=117 解得各支路电流为： I1=10A I2=-5A I=5A 从计算结果，可以看出发电机E1输出10A的电流，发电机E2输出-5A的电流，负载电流为5A。由此可以知道： 结论：两个电源并联时，并不都是向负载供给电流和功率的，当两电源的电动势相差较大时，就会发生某电源不但不输出功率，反而吸收功率成为负载。因此，在实际供电系统中，直流电源并联时，应使两电源的电动势相等，内阻应相近。 所以当具有并联电池的设备换电池的时候，要全部同时换新的，而不要一新一旧。 思考：若将例1中的电动势E2、I2极性互换，列出用支路电流法求解I、I1、和I2所需的方程。 从前面的例子可以看出：支路电流法就是通过联立n-1个节点电流方程，L个网孔电压方程（n为节点数，L为网孔数）。但所需方程的数量取决于需要解决的未知量的多少。原则上，要求B条支路电流就设B个未知数。那么有没有特例呢？
交变电流 第一课时：交变电流的产生 描述交变电流的物理量 、知识要点: 1交变电流的产生： e= ；m sin t ， i =l m sin 「t 【从中性面开始】 ① 中性面、线圈通过中性面时： ② 转动一周线圈两次通过中性面，故一周里线 圈中电流方向改变两次. 2. 交变电流的最大值与有效值，周期与频率： ①正弦交流电的最大值：E m 二NBS ②通常所说交流电压、电流是用电压表、电流表测得的，都是指有效值 ?用电器上所标电压、电 流值也是指有效值。在计算交流电通过导体产生热量、热功以及确定保险丝的熔断电流时， 只能用有 效值。 3. 电阻、电感和电容对交变电流的作用，感抗和容抗。 ① 感抗表示电感对交变电流的阻碍作用，其特点是“通直流，阻交流” 、“通低频，阻高频”。 ② 容抗表示电容对交变电流的阻碍作用，其特点是“通交流，隔直流” 、“通高频，阻低频”。 二、例题分析： 1. 一个矩形线框的面积为 S ，在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，从线圈平面与磁场垂直的位置 开始计时，转速为 n 转/秒，则：【 】 A .线框交变电动势的最大值为 n T BS B .线框交变电动势的有效值为 ? 2 n T BS C .从开始转动经过1/4周期，线框中的平均感应电动势为 2nBS D .感应电动势瞬时值为 e = 2n T BS S In2n T 2. 关于交流电的有效值和最大值，下列说法正确的是： 【 】 A .任何形式的交变电流的有效值和最大值都有关系 U = U m /、2 B .只有正弦式电流才有 U = Um/i2的关系 C .照明电压220V 、动力电压380V ，指的都是交变电流的有效值 D ?交流电压表和电流表测量的都是交变电流的有效值 3?电学元件的正确使用，对电路安全工作起着重要作用。某 电解电容器上标有“ 25V , 450卩F ” 字样，下列说法中正确的是： 【 】 A ?此电容器在交流、直流电路 25V 的电压时都能正常工作 B .此电容器只有在不超过 25V 的直流电压下才能正常工作 与有效值的关系是: I =glm 对于非正弦电流以上关系不成立。
新课讲授： 一、支路电流法 1．以支路电流为未知量，应用基尔霍夫两定律列出联立方程，求出各支路电流的方法。 2．对于n条支路，m个节点的电路，应用支路电流法解题的步骤：（1）选定各支路电流为未知量，并标出各电流的参考方向，并标出各电阻上的正、负。 （2）按基尔霍夫电流定律，列出（m1）个独立的节点电流方程式。 （3）指定回路的绕行方向，按基尔霍夫电压定律，列出 n(m1)个回路电压方程。 （4）代入已知数，解联立方程式，求各支路的电流。
（ 5）确定各支路电流的实际方向。 3.注意点 支路电流法理解简单，适合于一切复杂直流电路，但支路数目较多时，联立方程数目较多，解方程组比较麻烦，此时尽可能采取其他方法。 4．典型例题讲解 例1：如图，已知E1E217V，R11Ω，R2 5 Ω，R3 2 Ω，用支路电流法求各支路的电流。 例2、已知电路如图所示，其中E1＝15 V, E2＝65 V, R1＝5 Ω， R2＝R3＝10 Ω。试用支路电流法求R1、 R2和R3三个电阻上的电压。 例3、试用支路电流法，求图所示电路中的电流I3。 例4、用支路电流法求图中各支路电流，并说明U S1和U S2是起电源作用还是起负载作用。图中U S1＝12 V, U S2＝15 V, R1＝3 Ω， R2＝1.5 Ω，R3＝9 Ω。 采用问答形式以增强学生学习主动性， 分组讨论法
【课外作业】 1．如图所示电路，能列出独立的基尔霍夫电流方程的数目是( ) A．1个 B．2个 C．3个 D．4个 2．上题图中，能列出的独立的基尔霍夫方程的数目是( ) A．1个 B．2个 C．3个 D．4个 3．如图所示电路中，正确的关系是( ) A．I1＝ E1－E2 R1＋R2 B．I2＝ E2 R2 C．I1＝ E1－U ab R1＋R2 D．I2＝ E2－U ab R2 4．电路如图所示，请判别该电路有几条支路，几个节点，几个网孔， 并列出该电路用支路电流法解题时所需的方程。 5．如图所示，已知E1＝6V，E2＝1V，内阻不计，R1＝1Ω，R2＝2Ω，R3 ＝3Ω，试用支路电流法求各支路电流。 拓展训练 讲授法
导学案 5.1交变电流 【要点导学】 一、交变电流的定义 直流电 交变电流 二、正弦式交流电的产生及规律 线圈中的电流方向 过程甲→乙乙→丙丙→丁丁→戊 电流方 向 【反馈练习】 1.关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流, 以下说法中正确的是:（） A、线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变 B、线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次 C、线圈平面经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次 D、线圈转动一周，感应电动势和感应电流方向都要改变一次 2.一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，穿过线圈平面的磁通量Φ与产生的感应电动势e的大小关系正确的是（） A．Φ最大，e最大． B．Φ最小，e最小． C．Φ最大，e最小． D．Φ最小，e最大．
1.中性面的特点 2. 3.表达式 （1）推导（画出侧视图） （2）结论 条件 思考：转轴垂直匀强磁场，从线圈平行于磁场时开始计时，电动势变化表达式？ 【反馈练习】 3.交流发电机工作时的电动势的变化规律为e=Emsinωt ，如果线圈的角速度ω提高1倍，其它条件不变，则电动势的变化规律将变化为（） A、e=Emsinωt B、e=2Emsinωt C、e=2Emsin2ωt D、e=2Emsin4ωt 四、交变电流的图像： 五、交变电流的种类：
4、一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势随时间的变化规律如图所示，下面说法中正确的是：（） A.t1时刻通过线圈的磁通量为零； B.t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大； C. t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大； D.每当e变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大 5.P书本34页第五题 6、一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电动势的最大值为311V，线圈在磁场中转动的角100πrad/s。 （1）若该发电机只与含电阻的负载组成闭合电路，电路的总电阻为100Ω，试写出通过负载的电流强度的瞬时表达式，在t=1/120s时电流强度的瞬时值为多少？ （2）线圈从中性面转过180度的过程中，电动势的最大值、平均值分别是多少？
自主探究 一．从中性面开始计时，交变电流的变化规律：（外电路电阻为R且为纯电阻，线圈电阻为 r） 二．问题讨论： 1．如果转轴仍平行于ab边，且垂直于磁感线，距ab边ad /4，试求从中性面开始计时，交变电流的变化规律； 小结： 2．若从垂直于中性面开始计时（即从平行于磁感线），试求交变电流的变化规律；
3．试从φ－t图像的切线变化的角度理解上述内容。 尝试体验 1．线圈在匀强磁场中匀速转动产生感应电动势如图所示，从图中可知（） B．在t2和t4时刻，穿过线圈的磁通量为零 C．从t1到t4线圈转过的角度为πrad D．若从0时刻到t4时刻经过，则在1s内交变电流的方向改变100次 2．一正弦交流发电机的最大电动势为E m，线圈转动的角速度为ω，线圈电阻为r，线圈从 垂直于中性面位置计时： （1）t时刻电动势的瞬时表达式为__________________； （2）若此发电机的转速和磁场均增加一倍，t时刻电动势的瞬时表达式为______________； （3）若线圈匝数增加一倍，t时刻电动势的瞬时表达式为__________________；t时刻电流 的瞬时表达式为___________________（设外电路为纯电阻，外电阻为R） 领悟整合 3．处于匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面 并与纸面重合，线圈的cd 正，试画出线圈中感应电流i随时间t变化的图线。 O c b
4．如图所示，一根通有交流电i =I m sinωt的长直导线与一个闭合的矩形线圈在同一水平面内，若线圈所受的磁场力的合力方向背离直导线， ）A．第一个1/4周期内 B．第二个1/4周期内 C．第三个1/4周期内 D．第四个1/4周期内 开放探究 5．一矩形线圈与外电阻相接后，感应电流随时间变化的图像如图所示，若线圈的面积为2 π b a i
精心整理 高二物理教案:交变电流 以下是为大家整理的关于《高二物理教案:交变电流》，供大家学习参考！ 12 34说明：交流发电机是由定子和转子构成，有的发电机的磁体转动，线圈不动；有的发电机的磁体转动，线圈不动。 问：无论是线圈转动，还是磁体转动，转子的作用是什么？（转子的
转动使得穿过线圈的磁通量发生变化) 演示实验 实验仪器：交流发电机、电灯、电流表 实验过程：将交流发电机、电灯、电流表连接成电路，摇动交流发电 实验现象：显示的电压图象为正弦曲线 说明：严格的数学分析表明，电网中的交变电流，它的电流、电压随时间按正弦函数的规律变化，这样的电流称之为正弦式电流 问：如何表示正弦式电流在某一时刻的电流、电压？（i=Imsinωtu=Umsinωt）
说明：Im、Um分别是电流和电压的值，叫做交流的峰值 说明：交变电流的大小和方向在不断地变化，我们把交流完成一次周期性变化所用的时间叫做交流的周期，通常用T表示，它的单位是秒。交流在1s内发生周期性变化的次数，叫做交流的颇率通常用f表示， 称做交流电压、电流的有效值） 说明：经过实验和理论分析表明有效值和值之间存在着这样的关系：Ie=Im/√2Ue=Um/√2 其中Ue、Ie分别代表交流电压、电流的有效值 说明：在各种使用交变电流的电器设备上，所标注的额定电压、额定
电流值，都是交流的有效值。 四、交流能够通过电容器 说明：当电容器上两端连接直流电源时，正负电荷聚集在极板上，不能移动，因此电路中不会形成长时间的电流，因此我们说电容器具有 1 2、直流电流：方向不变的电流称之为直流 二、交流的变化规律 1、正弦式电流：电流、电压随时间按正弦函数的规律变化的电流 i=Imsinωtu=UmsinωtIm、Um分别是电流和电压的值
交变电流 第一课时：交变电流的产生 描述交变电流的物理量 一、知识要点： 1．交变电流的产生：t e m ωεsin =，t I i m ωsin =【从中性面开始】 ①中性面、线圈通过中性面时： ②转动一周线圈两次通过中性面，故一周里线 圈中电流方向改变两次． 2．交变电流的最大值与有效值，周期与频率： ①正弦交流电的最大值：ωNBS E m = 与有效值的关系是：m E U 21 =，m I I 21 =对于非正弦电流以上关系不成立。 ②通常所说交流电压、电流是用电压表、电流表测得的，都是指有效值.用电器上所标电压、电流值也是指有效值。在计算交流电通过导体产生热量、热功以及确定保险丝的熔断电流时，只能用有效值。 3．电阻、电感和电容对交变电流的作用，感抗和容抗。 ①感抗表示电感对交变电流的阻碍作用，其特点是“通直流，阻交流”、“通低频，阻高频”。 ②容抗表示电容对交变电流的阻碍作用，其特点是“通交流，隔直流”、“通高频，阻低频”。 二、例题分析： 1．一个矩形线框的面积为S ，在磁感应强度为B 的匀强磁场中，从线圈平面与磁场垂直的位置开始计时，转速为n 转/秒，则：【 】 A ．线框交变电动势的最大值为n πBS B ．线框交变电动势的有效值为2n πBS C ．从开始转动经过1/4周期，线框中的平均感应电动势为2nBS D ．感应电动势瞬时值为e = 2n πBS sin2n πt 2．关于交流电的有效值和最大值，下列说法正确的是：【 】 A ．任何形式的交变电流的有效值和最大值都有关系U = U m /2 B ．只有正弦式电流才有U = U m /2的关系 C ．照明电压220V 、动力电压380V ，指的都是交变电流的有效值 D ．交流电压表和电流表测量的都是交变电流的有效值 3．电学元件的正确使用，对电路安全工作起着重要作用。某电解电容器上标有“25V ，450μF ”字样，下列说法中正确的是：【 】 A ．此电容器在交流、直流电路25V 的电压时都能正常工作 B ．此电容器只有在不超过25V 的直流电压下才能正常工作 C ．当工作电压是直流25V 时，电容才是450μF D ．若此电容器在交流电压下工作，交流电压的最大 值不能超过25V 4．左右两个电路都是从左端输入信号，从右端输出信号。左图中输入的是高频、低频混合的交流信号，要