2019-2020年新人教版高中物理必修3《描述交变电流的物理量》说课稿

《描述交变电流的物理量》说课稿尊敬的各位评委老师：大家好！今天我说课的题目是《描述交变电流的物理量》。

下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教法与学法、教学过程以及教学反思这几个方面来展开我的说课。

一、教材分析“描述交变电流的物理量”是高中物理选修 3-2 中电磁感应这一章节的重要内容。

交变电流在生产和生活中有着广泛的应用，而描述交变电流的物理量是理解和应用交变电流的基础。

本节课主要介绍了交变电流的周期、频率、峰值、有效值等物理量。

通过学习这些物理量，学生能够更好地理解交变电流的变化规律，为后续学习变压器、远距离输电等知识打下坚实的基础。

教材在编写上注重从实际问题出发，通过实例引入概念，让学生在具体情境中感受交变电流的特点，提高学生运用物理知识解决实际问题的能力。

二、学情分析学生在之前的学习中已经掌握了直流电的相关知识，对电流、电压等物理量有了一定的理解。

但是，交变电流的概念和特点对于学生来说相对较为抽象，需要通过具体的实验和实例来帮助学生理解。

此外，学生在数学知识方面，已经具备了一定的三角函数基础，能够进行简单的三角函数运算，这对于理解交变电流的表达式和相关物理量的计算有一定的帮助。

然而，学生在学习过程中可能会遇到以下困难：对于交变电流的周期性变化理解不够深刻，容易混淆峰值和有效值的概念，在计算中可能会出现错误。

三、教学目标1、知识与技能目标（1）知道交变电流的周期和频率，理解它们之间的关系。

（2）掌握交变电流的峰值和有效值的概念，会计算交变电流的有效值。

（3）理解交变电流的图象，能从图象中获取有关交变电流的信息。

2、过程与方法目标（1）通过观察交变电流的图象和实验演示，培养学生的观察能力和分析归纳能力。

（2）通过对交变电流有效值的计算，培养学生运用数学知识解决物理问题的能力。

3、情感态度与价值观目标（1）通过了解交变电流在实际生活中的应用，激发学生学习物理的兴趣和热情。

（2）培养学生严谨的科学态度和实事求是的精神。

描述交变电流的物理量新课标要求（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教学重点交变电流有效值概念。

教学难点交变电流有效值概念及计算。

教学方法在教师指导下的启发式教学。

教学工具电源、电容器、灯泡“6 V，0.3 A”、幻灯片、手摇发电机教学过程（一）引入新课师：上节课讲了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？生1：可以用公式法描述。

从中性面开始计时，得出瞬时电动势：e=E m sinωt瞬时电流：i=I m sinωt瞬时电压：u=U m sinωt其中E m=NB Sω生2：可以用图象法描述。

如图所示：师：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。

［板书课题］描述交变电流的物理量（二）进行新课1．周期和频率师：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？生1：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。

生2：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。

生3：T =f1 生4：我国使用的交变电流频率f =50 Hz ，周期T =0。

02 s 。

师：有个别欧美国家使用交变电流的频率为60 Hz 。

2．交变电流的峰值（E m ，I m ，U m ）师：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。

描述交变电流的物理量教学目标：（一）知识与技能1．理解什么是交变电流的最大值和有效值，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1、用等效的方法得出描述交变电流的有效值。

2、通过演示实验和例题分析使学生正确理解并掌握有效值、最大值的概念。

（三）情感、态度与价值观通过对描述交变电流的物理量的学习，体会描述复杂事物的复杂性，树立科学、严谨的学习和认识事物的态度。

教学重点：交变电流的有效值．教学难点：对交变电流有效值的理解和相关的计算．教学方法：复习引导、启发、讲授教学用具：白炽灯，电视机、洗衣机、电冰箱的说明书教学过程：（一）引入新课（二）新课教学1.描述交变电流变化快慢的物理量(1)．周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间，用T表示，单位是s．(2)．频率：1s内交变电流完成周期性变化的次数，用f表示，单位是Hz．二者关系：我国工农业及生活用电的周期为0.02s，频率为50Hz，电流方向每秒改变100次．2.描述交变电流大小的物理量（1）．峰值o t o a ( )tεφmm 峰值在实际中有一定的指导意义，所有使用交流的用电器，其最大耐值应大于其使用的交流电压的峰值，电容器上的标称电压值是电容器两极间所允许电压的最大值．线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速旋转时，电动势的最大值．（2）．瞬时值它是反映不同时刻交流电的大小和方向，正弦交流瞬时值表达式为：t e m ωεsin =，t I i m ωsin =.应当注意必须从中性面开始．（３）．有效值定义：使交变电流和恒定电流通过相同阻值的电阻，如果它们在一个周期内产生的热量相等，就把这一恒定电流的电流值I 与电压值U 叫做这一交变电流的电流与电压的有效值．正弦交变电流的有效值与最大值之间的关系：任何交变电流都有有效值，但上述关系只限于正弦交变电流，对其他形式的交变电流并不适用．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． 有效值与平均值不同（４）．平均值交变电流的平均值其数值可用 计算．在计算交变电流通过导体产生的焦耳热，做功的电功率以及保险丝的熔断电流时，只能用交变电流的有效值．在计算通过导体某一截面的电量时，只能用交变电流的平均值，3.疑难辨析交流电的电动势瞬时值和穿过线圈面积的磁通量的变化率成正比。

《描述交变电流的物理量》说课稿教材分析：本节介绍描述交变电流的多个物理量，是本章的概念基础，对理解交变电流起着至关重要的作用。

重点：表征交变电流的几个物理量，特别是“有效值”。

难点：有效值的理解和计算。

教学目标1、知识目标：①理解交变电流的周期频率及它们之间的关系。

②理解交变电流最大值有效值的含义，并能利用有效值的定义进行相关的计算。

2、能力目标：培养学生观察、分析、总结以及用数学工具解决物理问题的能力。

3、情感目标：引导学生发现物理与生活的联系，激发学生的学习热情。

学情分析：通过第一节的学习，学生已掌握交变电流的产生及变化规律，对交变电流的表达式和图像也有了初步的认识，在此基础上，这一节我们将对交变电流进行进一步的探讨。

教学方法：实验演示法和理论推导法相结合。

教具：学生电源、二极管、灯泡（6V，0.3A）、电容器(6V，500 F)、手摇发电机教学过程：知识回顾：在学案上以提问的形式复习上一节所学的交变电流的变化规律，以正弦式交流电为例分别用公式和图像两种方法进行描述。

（本节与上节内容有密切的联系，是上节内容的延续，设计本环节为接下来的学习提供了知识铺垫。

并指出用公式及图像描述交变电流还远远不够，为更详细全面的了解交流电，我们还需要其他更多的物理量，从而引入新课。

）新课教学：一、周期与频率周期和频率不是本节的难点，概念的理解上也不存在难度，所以在学案上设计以下问题：①什么叫交流电的周期，频率？②它们之间有什么关系？③以正弦式交流电为例，如何从公式和图像中得到周期频率？④周期和频率的物理含义？这几个问题学生通过教材自主学习，在此不过多强调。

为了使学生更好的领会交变电流的变化快慢，在此设计一个小实验：手摇起电机、二极管、灯泡连成回路进行演示，观察手摇的快慢与灯泡闪亮的快慢，体会周期、频率的物理含义。

（通过演示实验，直观形象地帮助学生理解，同时激发他们的兴趣。

）二、最大值与有效值1，最大值的概念、物理意义及其求解方法同样由学生自主学习。

一、教学目标1. 让学生理解交变电流的概念及其特点。

2. 让学生掌握描述交变电流的物理量，如频率、周期、角速度等。

3. 培养学生运用物理知识分析实际问题的能力。

二、教学内容1. 交变电流的概念及其特点2. 频率、周期和角速度的定义及关系3. 交变电流的波形及其物理意义4. 交变电流的峰值和有效值5. 交变电流的相位和相位差三、教学重点与难点1. 教学重点：交变电流的概念、特点，频率、周期、角速度的关系，交变电流的波形及其物理意义，峰值和有效值的计算，相位和相位差的分析。

2. 教学难点：频率、周期、角速度的转换，峰值和有效值的计算，相位和相位差的理解。

四、教学方法1. 采用问题驱动法，引导学生探究交变电流的物理量。

2. 利用多媒体动画演示交变电流的波形，增强学生对交变电流现象的理解。

3. 结合实际案例，让学生分析交变电流在生活中的应用。

4. 开展小组讨论，培养学生合作学习的能力。

五、教学过程1. 导入：通过生活中常见的交变电流现象，如交流电灯、电动机等，引导学生思考交变电流的特点。

2. 新课：讲解交变电流的概念及其特点，介绍频率、周期、角速度的定义及关系。

3. 演示：利用多媒体动画展示交变电流的波形，让学生观察并分析其物理意义。

4. 实践：让学生计算交变电流的峰值和有效值，理解其含义。

5. 拓展：讲解交变电流的相位和相位差，分析其在实际应用中的作用。

6. 总结：对本节课的内容进行归纳总结，强调重点知识点。

7. 作业：布置相关练习题，巩固所学知识。

六、教学评估1. 课堂问答：通过提问方式检查学生对交变电流概念及其特点的理解。

2. 小组讨论：观察学生在小组讨论中对于频率、周期、角速度关系的掌握情况。

3. 作业批改：检查学生对交变电流物理量的计算和分析能力。

4. 课堂演示：评估学生对交变电流波形及其物理意义的理解。

七、教学策略1. 针对不同学生的学习需求，提供难易不同的学习材料。

2. 对于学习困难的学生，进行一对一辅导，帮助其理解重点知识点。

高二物理选修3-2第五章交变电流第二节描述交变电流的物理量教学目标：1.知道交变电流的周期、频率的含义，以及它们相互之间的关系。

知道我国生产和生活用电的周期（频率）的大小。

2.知道交变电流的峰值和有效值的意义。

能利用有效值定义计算某些交变电流的有效值。

3.会应用正弦式交变电流有效值公式进行有关计算。

4.具有运用类比、迁移的科学方法分析新问题的意识和能力。

教学重点：交流电的有效值、最大值、频率、周期的理解。

教学难点：1、交变电流有效值概念，通过计算特殊形式的交变电流的有效值来体会和掌握它的定义。

2、交变电流瞬时值确定，通过例题分析使学生学会借助数学工具处理解决物理问题的能力。

教学过程：一、导入新课、板书课题回顾：交变电流定义、特点、产生原理、电流变化规律导入：从上节已经看出交变电流的大小和方向都随时间变化，在电流和电压方面，还涉及到峰值和有效值，还有几个物理量也常用到。

二、出示目标、明确任务1.理解交变电流的周期、频率的含义，以及它们相互之间的关系，熟记交变电流的峰值和有效值的意义。

2.掌握利用有效值定义计算某些交变电流的有效值。

熟练应用正弦式交变电流有效值公式进行有关计算。

三、学生自学、独立思考阅读课本34-36页内容，找到书中的知识点、重点、困惑点四、自学指导、紧扣教材1.阅读课本34-35页周期和频率部分①通过阅读第一段，找到正弦交变电流的大小和方向有什么特征？②什么叫交变电流的周期？它的单位是什么？③通过阅读第二段，找到什么叫做交变电流的频率？它的单位是什么？转速和周期的关系？④对于交流发电机，周期和频率与其转子转动的角速度有什么关系？2.阅读课本35-36页峰值和有效值部分①通过阅读第一段，找到什么叫作峰值？②尝试解决思考与讨论中的两个问题。

③什么叫有效值？正弦式交变电流的有效值与峰值有什么关系?3.阅读课本36页相位部分①找到什么叫做交变电流的相位？什么是初相位和相位差？相位差不为零的危害。

5.2 《描述交变电流的物理量》教学设计
设计思想：
学生在第一次接触描述交流电的物理量。

为了让学生更好地体验科学探究的方法和过程，发展自主学习能力，培养良好的思维品质，本节课的教学采用如下教学流程：答案猜想、提出问题、通过自己阅读课本和听教师讲授得出结论。

教学过程中注重教师的“导”和“参与”，适时、适度地参与学生的研究活动。

核心素养：
通过《描述交变电流的物理量》的学习过程，培养学生运用类比、迁移的科学方法分析新问题的意识和能力；培养学生关注日常生活中的物理现象，养成善于观察和思考的好习惯。

教学目标：
1．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。

2．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，会应用正弦式交变电流有效值公式进行有关计算。

知道电器上标注的、电表测量的和通常所说的电压、电流为有效值．
3．能利用有效值定义计算某些交变电流的有效值。

教学重点：
交变电流有效值概念。

教学难点：
交变电流有效值概念及计算。

教学过程：
二．交变电流的峰值（E，I，U）和有效值（
1、明确周期；
42
32。

人教版选修3《交变电流》说课稿1. 课程概述本节课是人教版选修3《交变电流》中的一节课，主要介绍了交流电的基本概念和特点，以及交流电路中的电压、电流与时间的关系。

通过本节课的学习，学生将了解到交变电流在电路中的应用，培养其分析和解决问题的能力。

2. 教学目标•知识与能力目标：–了解交流电的基本概念和特点；–掌握交流电的表示方法和计算方法；–理解交流电的正弦规律，能够绘制交流电的波形图；–理解并能够应用欧姆定律、基尔霍夫定律分析交流电路中的电压、电流关系。

•过程与方法目标：–通过实验、探究、讨论等活动激发学生的学习兴趣；–引导学生独立思考、合作实践，培养实践能力；–注重培养学生的问题分析和解决问题的能力。

•情感态度价值观目标：–培养学生勤于思考、敢于质疑的探究精神；–培养学生的合作意识和团队精神；–培养学生的科学态度和实践创新能力。

3. 教学重点•交流电的基本概念和特点；•交流电的表示方法和计算方法；•交流电的正弦规律及波形图的绘制。

4. 教学难点•交流电的正弦规律的理解和应用；•欧姆定律、基尔霍夫定律在交流电路中的应用。

5. 教学过程步骤一：导入新课通过一个小实验或问题情境导入新课。

可以利用一个实验装置，展示交流电的波形图，引发学生对交流电的思考，并提出问题，激发学生的学习兴趣。

步骤二：引入新知识1.引入交流电的基本概念和特点，与直流电进行对比，重点强调交流电中电流的变化规律。

2.介绍交流电的表示方法和计算方法，包括有效值、峰值、频率等概念，并通过实例进行演示和计算。

步骤三：交流电的正弦规律1.讲解交流电的正弦规律，即交流电的电压和电流随时间变化呈正弦函数。

2.引导学生通过绘制波形图来理解交流电的正弦规律，并通过示例演示如何根据波形图求取交流电各项参数。

3.通过合作讨论的方式，让学生运用正弦规律计算交流电中各项参数，并解答相关问题。

步骤四：交流电路中的电压、电流关系1.介绍欧姆定律和基尔霍夫定律在交流电路中的应用。

人教版高二物理选修3《描述交变电流的物理量》教案及教学反思教学目标1.了解交变电流的特点；2.掌握交变电流的有效值、平均值、最大值和最小值的计算方法；3.理解电压、电流的相位关系和相位差的意义；4.掌握正弦交变电动势、正弦交变电流的表示方法。

教学内容1.交变电流的基本特点(1)周期性：交变电流的电流大小及方向随时间而周期性变化。

(2)无方向性：交变电流的电流方向不固定，交替变化。

(3)不等效性：高频交流电经人体会产生危害。

2.交变电量的平均值、有效值、最大值和最小值的计算(1)平均值：交流正弦电压、电流的平均值为0；(2)有效值：交流正弦电压、电流的有效值为其产生热效应相等的直流电压或电流的大小；(3)最大值：交流正弦电压、电流的最大值即为其振幅；(4)最小值：交流正弦电压、电流的最小值即为其振幅的相反数。

3.电压、电流的相位关系和相位差(1)相位：指描述交流正弦波的起始位置。

不同正弦波的相位差可以表明它们电压或电流的相对延迟或超前。

(2)相位差：两个正弦电流或电压的相位差是指两者之间相对的相位差。

4.正弦交变电动势、正弦交变电流的表示(1)正弦交变电动势表示$U=U_{m}sin(2\\pi ft+\\varphi )$式中，U为电动势的瞬时值，U为电动势的峰值或最大值，mf为电动势的频率，即周期数每秒的单位。

(2)正弦交变电流表示$I=I_{m}sin(2\\pi ft+\\varphi )$为电流的峰值或最大值，f 式中，I为电流的瞬时值，Im为电流的频率，即周期数每秒的单位。

教学方法1.示范法在讲解理论的过程中，给学生对应的物理现象进行演示，以生动激越的形式让学生掌握交变电路的运作原理。

2.题解法以题目为载体，提高学生对交变电流的认知，让学生感受到物理的魅力，加深学生对交变电流相关概念的记忆。

3.互动法通过师生互动来加深对交变电路的认知，增强学生对物理学习的兴趣。

教学反思本堂课在教学目标的设立上，明确了学生对交变电路的认知。

描述交变电流的物理量教案教案标题：描述交变电流的物理量教案目标：1. 理解交变电流的概念和特点。

2. 掌握交变电流的物理量，包括电压、电流、频率和相位差。

3. 能够应用所学知识解决与交变电流相关的问题。

教学准备：1. 教学工具：投影仪、电路模拟软件。

2. 实验器材：交流电源、电阻、电容、电感、示波器等。

3. 教学资源：教科书、参考书籍、多媒体教学资料。

教学步骤：1. 引入（5分钟）- 通过展示一段交变电流的波形，引发学生对交变电流的兴趣。

- 引导学生思考，交变电流与直流电流有何不同。

2. 概念讲解（15分钟）- 解释交变电流的概念，即电流方向和大小随时间变化的电流。

- 引导学生思考，交变电流的周期、频率和振幅分别代表什么意义。

- 通过示波器展示不同频率的交变电流波形，让学生感受频率对波形的影响。

3. 物理量解释（20分钟）- 介绍交变电流的物理量：电压、电流、频率和相位差。

- 解释电压的概念及其与交变电流的关系。

- 通过实验演示，展示电流随时间变化的规律，并引导学生理解电流的概念。

- 讲解频率的定义和计算方法，并与波形的周期进行对比。

- 引导学生理解相位差的概念，并通过实验演示展示不同元件的相位差。

4. 知识应用（20分钟）- 设计几个与交变电流相关的问题，让学生运用所学知识解答。

- 引导学生分析交变电流在实际应用中的重要性和应用场景。

5. 总结与拓展（10分钟）- 对本节课所学内容进行总结，并强调交变电流的重要性。

- 提供拓展资料，让学生深入了解交变电流在不同领域的应用。

6. 课堂练习与作业布置（5分钟）- 布置课堂练习，巩固学生对交变电流物理量的理解。

- 布置作业，要求学生进一步探索交变电流的应用领域，并撰写一份小论文。

教学评估：1. 课堂参与度：观察学生在课堂上的积极参与程度。

2. 课堂练习：评估学生对交变电流物理量的掌握程度。

3. 作业评估：评估学生对交变电流应用领域的了解和论文写作能力。

教学设计2描述交变电流的物理量本节分析本节内容是在学习“交变电流的产生原理”的基础上，进一步探讨交变电流的定量描述问题，以利用这些物理量描述交变电流的变化规律．本节是研究交变电流变化规律的基础和前提，带有工具性，是本章的重点内容之一．用图象对交变电流的描述是全面的、细致的．由于交变电流的电压、电流等物理量，其大小和方向都随时间做周期性变化，这就需要用一些特殊的物理量来描述它，如周期和频率表示交变电流周期性变化的快慢；峰值表明交变电流在变化过程中所能达到的最大数值，反映了交变电流的变化范围；而有效值反映的是交变电流的热效应在时间上的平均效果．通过学习本节内容，学生应该能从数学角度进一步认识交变电流的周期性，通过有效值的分析和计算再一次体会等效代替法在物理学科中的应用．学情分析在学习圆周运动知识时，学生对周期性变化规律已经有了初步的认识，应充分利用已有的知识基础，建立起交变电流的周期、频率、线圈转动的角速度与匀速圆周运动相关物理量的联系．交变电流“四值”的物理意义是学生容易混淆的地方，“四值”的应用更容易张冠李戴．应让学生通过定义细致区分其物理意义上的差别，通过实例辨析其适用范围．教学目标●知识与技能(1)知道交变电流的周期和频率，知道频率和角速度的关系．(2)知道交变电流和电压的峰值、瞬时值、有效值及其关系，能利用有效值定义计算某些交变电流的有效值．(3)会用正弦交流电的有效值进行有关计算．(4)知道我国生产和生活用电的周期(频率)大小．●过程与方法(1)用等效的方法得出交变电流的有效值．(2)学会观察实验，分析图象，由感性认识到理性认识的思维方式．●情感、态度与价值观通过对描述交变电流的物理量的学习，体会描述复杂事物的复杂性，树立科学、严谨的学习和认识事物的态度．Ｋ教学重难点1．周期、频率、峰值的概念．2．有效值的概念和计算．教学准备小灯泡、手摇交流发电机模型、多媒体课件等．Ｋ教学设计●（设计者：高建）教学过程设计主要教学过程教学设计教师活动利用多媒体课件展示某热水器的铭牌图片，让学生观察铭牌上用电器的各种参数，回答下面的问题.观察铭牌上的信息，结合自己所学学生活动一、引入新课(1)铭牌上的220 V 是什么含义？(2)铭牌上的50 Hz 是什么含义？结合第1节的学习，以及圆周运动的有关概念，谈谈自己的想法，并与小组同学交流.的知识，谈谈自己对铭牌上信息的认识.观察电磁打点计时器的构造，结合【提出问题】(一)周期和打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，打点计时器频率为什么每隔0.02 s 打一次点从而可以计时的？打点计时器的打点原理.特点，思考交变电流的答案点拨：当给电磁打点计时器的线圈通电后，线圈产生磁场，线圈中的振片被磁化，振片在永久磁铁磁场的作用下向上或向下运动，由于交变电流的方向每个周期要变化两次，因此振片被磁化后的磁极要发生变化，永久磁铁对它的作用力的方向也要发生变化．所以，在交变电流的一个周期内打点一次，即每两个点间的时间间隔等于交变电流的周期.【类比学习】学习圆周运动的时候，我们可以用很多物理量来描述圆周运动的快慢，现在我们可以借鉴其中几个物理量来描述交变电流变化．阅读课本P34～P35“周期和频率”的内容，学习相关的知识.1.周期：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．通常用T表示.2.频率：交变电流在1 s内完成周期性变化的次数叫做交变用类比的办法来考虑如何描述交变电流变化的快慢.电流的频率．通常用f表示，单位是赫兹，简称赫，符号是Hz.113.周期和频率的关系：T＝或f＝.f T【知识拓展】(1)我国工农业生产和日常生活中用的交变电流周期是0.02 s，频率是50 Hz，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ω有关．在i＝Imaxsinωt的表达式中，ω等于频率的2π倍，即ω＝2πf.【演示实验】交流发电机演示模型把小灯泡接在手摇交流发电机模型的输出端．当转子的转观察演示实验，进一步体验交变电流的频率的直观感受.速由小变大时，我们看到，小灯泡发光的闪烁频率也逐渐加快，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，人眼亦存在视觉暂留的缘故，所以眼睛不能分辨灯光的闪烁．这就是为什么照明电路使用的是交变电流，而灯泡亮时我们却感觉不到闪烁的原因.观察图片，结合所学知识找出问题的答案.问题：(1)图片中电容器的两个参数的含义是什么？(2)交变电流的电压、电流大小是随时间不断变化的，如果考虑电容器的工作安全，那么电容器的耐压值与所加交变电流的电压关系是什么？(二)峰值和有效值答案点拨：(1)33μF 是该电容器的电容，450 V 的含义是该电容器的耐压值.(2)电容器的耐压值大于交变电流的电压的峰值.【思考讨论】如图所示是通过一个R ＝1Ω的电阻的电流i 随时间变化的曲线.思考讨论交变电流的热量计算方法.(1)计算通电1 s 内电阻R 产生的热量？(2)如果有一个恒定电流通过这个电阻R ，也能在1 s 内产生【课件展示】利用多媒体课件展示电容器的图片(如图).同样的热量，这个电流是多大？思路点拨：(1)由题图可知，0～0.2s 内，电流大小为I 1＝1A ，电阻R答案：(1)2.8 J2产生的热量Q 1＝I 1Rt 1＝0.2 J ；0.2～0.5 s 内，电流大小为I 2＝2 A ，(2)1.7 A 电阻R 产生的热量Q 2＝I 2电流大小为2Rt 2＝1.2 J ；0.5～0.8 s 内，I 3＝2 A ，电阻R 产生的热量Q 3＝I 23Rt 3＝1.2 J ；0.8～1 s 内，电流大小为I 4＝1 A ，电阻R 产生的热量Q 4＝I 2通电1 s 4Rt 4＝0.2 J ；内电阻R 产生的热量Q ＝Q 1＋Q 2＋Q 3＋Q 4＝2.8 J.(2)设产生相同热量的恒定电流的大小为I ，Q ＝I 2Rt ＝2.8 J ，则I ＝1.7 A.【自主学习】引导学生阅读课本P 35“峰值和有效值”的内容，学习相关的知识.1.交变电流的峰值I max 或U max 是一个周期内所能达到的最大数值，表示交变电流的强弱或电压的高低.2.有效值：让交变电流与恒定电流通过相同的电阻，如果它们在一个周期内产生的热量相等，把恒定电流的电流I 、电压U 叫做这个交变电流的有效值.3.正弦式交变电流的有效值与峰值的关系：I ＝U max0.707I max ，U ＝＝0.707U max .2【知识拓展】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.I max＝2阅读课本内容，理解记忆峰值和有效值的概念，掌握两者之间的关系，明确在具体情况下应该用峰值还是用有效值.(三)相位【课件展示】观察图象，利用多媒体课件展示两支交变电流的电压与时间关系的图象.结合所学的知识找出问题的答案.问题：(1)两支交变电流的周期、峰值相同吗？它们有什么不同？(2)图象甲的交变电流的瞬时电压与时间的关系式是什么？答案点拨：(1)两交变电流的周期和峰值都相同，它们的瞬时电压达到峰值的时间不同.(2)u 甲＝E max sin ωt .【自主学习】引导学生阅读课本P 36“相位”的内容，学习有关的知识.1.正弦符号“sin”后面的量“ωt ＋φ”叫做交变电流的相位，φ是t ＝0时的相位，叫做交变电流的初相位.2.两支交流的相位之差叫做它们的相位差.3.如果两支交变电流的频率相同，但初相位不同，即u 1＝E max sin (ωt ＋φ1)，u 2＝E max sin (ωt ＋φ2)，那么相位差等于φ2－φ1，是个常数.阅读课本内容，了解相位的相关知识.梳理本节知三、课堂小结回顾本节课“你学到了什么”？识要点四、课堂检测教师巡视、讲评.五、布置作业问题与练习：3、4、5.板书设计2描述交变电流的物理量一、周期和频率1.周期：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,通常用T 表示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通常用f 表示，完成检测题课后完成单位是赫兹，简称赫，符号是Hz3.周期和频率的关系：T ＝或二、峰值和有效值1.交变电流的峰值I max 或U max 是一个周期内所能达到的最大数值，表示交变电流的强弱或电压的高低2.有效值：让交变电流与恒定电流通过相同的电阻，如果它们在一个周期内产生的热量相等，把恒定电流的电流I 、电压U 叫做这个交变电流的有效值3.有效值与峰值的关系：I ＝三、相位1.正弦符号“sin ”后面的量“ωt ＋φ”叫做交变电流的相位，φ是t ＝0时的相位，叫做交变电流的初相位2.两支交流的相位之差叫做它们的相位差教学反思1．本节课以培养和发展能力为着眼点，以掌握物理研究方法和物理思维方法为依据，采用了两个研究方式——观察思考交流和理论探究总结．通过本节课的学习，基本实现了四个目的：知道周期的概念、知道频率的概念、知道峰值的概念、理解有效值的概念并能灵活运用．2．本节课教学采用了课前下发预习学案，学生预习本节内容，找出自己迷惑的地方．在课堂处理中，有效值作为本节课的重点与难点，不仅仅要在课堂上详细讲解，还要督促学生在课下多思考，利用练习题加以巩固，以达到对概念的深刻理解．＝0.707I max ，U ＝＝0.707U max备课资料●变频空调现在空调已进入了普通百姓家，它给人们在炎热的夏季带来了阵阵清凉，但空调的耗电量较高，人们为了省电想到了让空调到一定温度自动关闭，当又达到某一温度时就自动开启，这样虽省了电，但温度总在变化，使人感觉不舒服．这是由于传统空调工作在频率50 Hz 、电压220 V 的“定频”供电系统中，电流频率不能改变，因此其转速基本恒定，不能根据室温的变化同步调节制冷(热)量，只能依靠频繁开启和关闭压缩机的方式来调节房间内温度的高低，在一开一停之间造成了室内温差波动较大，人体感觉忽冷忽热，而数字变频技术的运用，改变了这种尴尬的状况，于是产生了变频空调．变频空调通过变频器改变电流(电压)频率来调节压缩机的转速，电流频率高，压缩机转速就快，空调产生的制冷(热)量就大，而频率较低时，制冷(热)量相应变小，自动调节的结果就使得空调能够根据周围环境温度变化的实际需要快速产生可变的制冷(热)量，在短时间内能使室内迅速达到所需要的温度，然后在低转速、低能耗状态下维持运转，从而室内温差波动很小，人体舒适度大大提高．变频空调还具有启动迅速，适应140～270 V电源电压范围的特点，能够彻底解决电网电压不稳而造成空调不能工作的难题．。

物理《描述交变电流的物理量》教案教案：描述交变电流的物理量一、教学目标：1. 知识目标：了解交变电流的基本概念和性质，掌握描述交变电流的物理量。

2. 技能目标：能够正确使用交流电的有效值、频率、相位差等物理量进行计算。

3. 情感目标：培养学生对物理学科的兴趣和好奇心，鼓励学生积极思考和合作探究。

二、教学内容：1. 交变电流的基本概念和性质。

2. 描述交变电流的物理量：有效值、频率、相位差等。

三、教学过程：1. 导入新课：通过展示一个交流电路的实物或示意图，引导学生回顾直流电路和交流电路的区别及交变电流的特点。

2. 概念解释：简要介绍交变电流的概念和性质，强调交变电流是指周期性的正负变化的电流。

3. 认知学习：（1）讨论有效值的概念和计算方法：引导学生思考什么是有效值，并介绍有效值的定义为交流电流时达到相同功率的直流电流值。

通过举例、计算练习等方式，加深学生对有效值的理解和掌握。

（2）讨论频率的概念和计算方法：引导学生思考什么是频率，并介绍频率的定义为单位时间内交流电流变化的次数。

通过示波器显示交流电流的波形、计数交流电流波形中的周期数等方式，加深学生对频率的理解和计算方法。

（3）讨论相位差的概念和表示方法：引导学生思考什么是相位差，并介绍相位差的定义为交流电流和电压波形之间的时间差。

通过示意图、实验、计算等方式，加深学生对相位差的理解和描述方法。

4. 拓展学习：引导学生思考交变电流的其他物理量，如峰值值、相位等，并介绍相关概念和计算方法。

通过实例、练习等方式，加深学生对这些物理量的理解和应用能力。

5. 应用实践：组织学生进行交变电流的实验，通过实验观察和测量，让学生亲自体验和理解交变电流的特点和物理量。

6. 归纳总结：与学生一起总结、归纳描述交变电流的物理量的基本概念、计算方法及应用领域，强调物理量之间的相互关系和相互作用。

7. 练习检测：设计一系列交变电流物理量的计算练习题，包括单选、填空、解答等类型，让学生巩固并应用所学知识。

物理《描述交变电流的物理量》教案一、教学目标1. 让学生理解交变电流的概念，掌握交变电流的物理量描述方法。

2. 培养学生运用物理知识分析实际问题的能力。

3. 引导学生通过观察、实验等方法，探究交变电流的特性。

二、教学内容1. 交变电流的概念及其特点2. 交变电流的物理量描述方法：频率、周期、峰值、有效值等3. 交变电流的波形：正弦波、方波、锯齿波等4. 交变电流的测量方法及仪器仪表5. 交变电流的应用实例三、教学重点与难点1. 重点：交变电流的概念、物理量描述方法及波形特点。

2. 难点：交变电流的物理量转换关系及其应用。

四、教学方法1. 采用问题驱动法，引导学生主动探究交变电流的特性。

2. 利用实验仪器，让学生亲身体验交变电流的测量过程。

3. 运用案例分析法，探讨交变电流在实际应用中的重要性。

五、教学过程1. 导入：通过生活中常见的交变电流实例，引导学生关注交变电流现象。

2. 新课：讲解交变电流的概念、特点及物理量描述方法。

3. 实验：安排学生使用示波器等仪器，观察不同波形的交变电流。

4. 分析：引导学生探讨交变电流的物理量转换关系及其应用。

5. 案例：介绍交变电流在电力系统、电子设备等领域的应用实例。

6. 总结：对本节课内容进行归纳，强调交变电流的物理量描述方法及其重要性。

7. 作业：布置相关练习题，巩固所学知识。

六、教学评估1. 课堂问答：通过提问方式检查学生对交变电流概念和物理量描述方法的掌握程度。

2. 实验报告：评估学生在实验中对交变电流波形的观察和分析能力。

3. 作业完成情况：检查学生对交变电流物理量转换关系和应用实例的理解。

七、教学拓展1. 介绍交变电流的其他波形（如三角波、矩形波等）及其特点。

2. 探讨交变电流在现代科技领域中的应用，如交流电机、无线通信等。

八、教学反思1. 总结本节课的教学效果，分析学生的掌握情况。

2. 反思教学方法是否适合学生的学习需求，提出改进措施。

九、课后作业1. 复习交变电流的概念和物理量描述方法。

教学环
节和教学内容教师活动学生活动设计
意图
导入新课讲学稿课前预习部分反馈与评价
期待
好奇
提升学
生自主
学习意
识
·
探究过程教师精讲（一）
一、如图所示的是某
正弦式交变电流的图
象.
1、根据图象求其最
大值、周期和角速
度?
2、写出交变电流的瞬时值表达式?
3、该交变电流中电流的有效值为？
二、我国照明电压（市电）的瞬时值表达式为
tV
eπ
100
sin
2
220
=
1、角速度是_______，周期是_______，频率是
_______。

2、画出交变电流的图像?
3、该交变电流中电动势的有效值为？
三、如图所示是一交变电流随时间而变化的图象，求出
交变电流的有效值？
二、教师精讲（微课教学）
质疑
数学思考
查漏补
缺针对
性
现代技
术教学
高效
目标达成训练。

小结 作业
三、学生精炼： 1、如图所示是一交变电流随时间而变化的图象，求出交变电流的有效值？
2、如图所示是一交变电流随时间而变化的图象，求出
交变电流的有效值？
3、如图所示是一交变电流随时间而变化的图象，求出交变电流的有效值？
四、学生小组合作展示、点评、质疑。

小组汇报成果：
小组合作学习。

2019-2020年高中物理 第5章 交变电流 第2节 描述交变电流的物理量 教案新人教版选修3要点一有效值的定义及有效值的计算1 •交变电流有效值是根据电流的热效应进行定义的•理解时要注意三同：相同电阻、相同时间、产生相同热量.2 •由于交流的周期特点，计算有效值时，通常取一个周期•按如下方法计算：(1)假设交变电流通过电阻 R ,计算交流电在一个周期内产生的热量Q(可分段计算)•2U 2⑵将热量Q 用相应的物理量的有效值表示 侧如Q = I Rt , Q = Rt ，进而求出相应的有 效值)•要点二交变电流的平均值1 •平均值的物理意义：交流电的平均值是交流电图象中波形对时间轴所围面积跟时间 的比值，由于对时间所围面积的大小表示这段时间内通过的电荷量， 因此计算通过导体的电 荷量时，要用交变电流的平均值；q = It ，平均值的计算需用"E = 和I = -R 计算•交流电有效值是根据热效应规定的，即跟交变电流的热效应相等的直流电的值为交变电流的有效 值，在计算热量、功率问题时用有效值.2•平均值的计算方法：例如某单匝线圈在磁场中匀速转动产生正弦交流电，当线圈从 中性面转过90°的过程中，电动势的平均值的表达式为： E=2BS△t 2 n 1—x — 3 4值的计算方法为E =讐BS ：〜•一疑难解答 —n®但是其有效正弦式 交变电流I Im1p正弦半 波电流I m 1P 正弦单向 脉动电流I m 矩形脉 动电流]=弁 非对称性 交变电流|= 7 i （i 2+12）■——典例剖析—♦<♦一、 最值、周期、频率的考查【例1】 有一个电子器件，当其两端电压高于 100 V 时则导通，等于或低于 100 V 时 则不导通，若把这个电子器件接到 100 V 、50 Hz 的交变电源上，这个电子器件将 （ ）A .不导通B .每秒钟导通50次C .每秒钟导通100次D .每次导通时间为 0.005 s解析 “ 100 V,50 Hz ”的交变电源，其电压的最大值为100 2 V ，当电压的瞬时值为100 V 时，由100 = 100{2sin 0,知0= 45 °可见交变电流每个周期内将有两次导通，总时 间为周期的一半，选项 C 、D 正确.答案 CD二、 有效值的考查【例2】 两个完全相同的电热器，分别通有如图 电流和正弦式交变电流，则这两个电热器的电功率之比图 5— 2— 1解析 交变电流通过纯电阻 R 时，电功率P = I 2R , I 是交变电流的有效值•交变电流的 有效值I 是峰值I m 的1/ 2.这一结论是针对正弦式交变电流的•至于方波交变电流通过纯电 阻R 时电流的大小I m 不变，只不过是方向发生周期性的变化•而电流通过电阻时的发热量 与电流的方向无关，所以峰值为 I m 的方波交变电流通过某纯电阻的电功率等于电流是 I m 的稳定电流通过该纯电阻的电功率.设电热器的电阻为 R ,通过方波交变电流时发热功率为P 1,通过正弦式电流时发热功率为 P 2.则有 P 1= E R , P 2= I 2R =脇丿2R =晋 故卩1 :卩2= 2 : 15—2— 1所示的峰值相等的方波交变叩答案 2 : 11.图 5- 2-2一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时， 产生的交变电动势的图象如图 5 — 2-2所示，则( )A .交变电流的频率是 4冗HzB .当t = 0时，线圈平面与磁感线垂直C .当t = n s 时，e 有最大值D .交流电的周期是 2冗s 答案 BD 2.关于交流电的有效值 U和最大值U m ,下列说法中正确的是()A .任何形式的交流电都具有U = U m / .2的关系B. 正弦式交流电具有 U = Um/ . 2的关系C. 照明电压220 V ，动力电压380 V 指的都是最大值 D .交流电压表和交流电流表测的都是最大值 答案 B解析 交流电为正弦式交变电流时，满足 U = U m / ,2的关系，照明电压220 V 是指的有效值.3. 将阻值为5 Q 的电阻接到内阻不计的交流电源上，电源电动势随时间变化的规律如 图5— 2 — 3所示.下列说法正确的是A .电路中交变电流的频率为0.25 Hz B .通过电阻的电流为 C .电阻消耗的电功率为2.5 WD .用交流电压表测得电阻两端的电压是 5V答案 C电压表所测电压为有效值.4. 交变电流电压表达式为 u = 20sin 314t V ，求这个交变电压的最大值 U m 、有效值U 、 周期T 、频率f.画出交变电流的电压 u — t 图象.答案 20 V 10 2 V 0.02 s 50 Hz 图象见解析解析 已知交变电流的电压表达式 u = U m sin cot 正弦符号前的系数即为最大值，根据 正弦式交变电流的电压有效值与最大值的关系 U = U ；，可求得U ;再根据T = 0,求得T ;1 由f =-，求得f.效果自测解析由周期与频率的关系12 Hz = 25 Hz ;电动势的有效值 U ==52V = I2V ，通过电阻的电流f= T 知, f = 4X 10 I = R =¥ A ，电阻消耗的电功率为P = -R = 2.5 W ，交流据题意，交变电流电压最大值U m = 20 V，有效值U = = 10 2 V，周期T=27=三2 o 3141s = 0.02 s ,频率 f =〒=50 Hz.画出交变电流的电压随时间变化图象如下图所示 20—A = 2 A ，故选项D 错误.50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时,2所示.下列结论正确的是（）讲练学累部分题型探究题型①交变电流物理量的考查20AU -2D0.12^A .交变电流的周期为B .交变电流的频率为C .交变电流的有效值为D .交变电流的最大值为 思维步步高 怎样从图象上找出交变电流的周期？怎样找出交变电流的最大值？频率和 周期之间有什么关系？有效值和最大值之间有什么关系？答案 C0.125 s 8 Hz ,'2 A 4 A止止甘 步步高1解析 由图可知交变电流的周期T = 0.250 S ,频率f =〒=4 Hz ，故选项A 、B 错误；交20 变电流的有效值1 =加.2 x 10A = .' 2 A ，故选项C 正确；交变电流的最大值Im =I f拓展探究 矩形线圈的匝数为 线圈的磁通量随时间的变化规律如图A .在 t = 0.1 s 和 t = 0.3 s 时,B .在 t = 0.2 s 和 t = 0.4 s 时,穿过1电动势最大电动势改变方向C .电动势的最大值是 157 VD .在t = 0.4 s 时，磁通量变化率最大，其值为 3.14 Wb/s答案 CD题型②交变电流物理量的综合应用 如图3所示，I ■X x! x xI I 4 I I I I——cz^I R 图3一交流发电机线圈共 N = 50匝，ab = 0.2 m , bc = 0.1 m ，总电阻r = 10 Q,在B = 0.5 T 的匀强磁场中从磁通量最大位置开始以 n = 100 r/s 的转速匀速转动，外电路中接有 R = 40 Q 的电阻•当线圈转过 1/4周期时，求：(1) 在外电阻R 上产生的焦耳热 Q.(2) 这段时间内通过外电阻 R 的电荷量.思维步步高根据所给的条件能求出哪些基本物理量？画出电流随时间变化的 图象对解决问题有何帮助？求焦耳热用什么值？求电荷量用什么值？ 答案 (1)1.94 J (2)0.01 C解析 ⑴线圈转动的过程中产生的感应电动势的最大值为E m = NBSio = 50x 0.5X 0.2X 0.1 X 200 nV= 314 V有效值为E = E l = 222.1 VE 2在R 上产生的焦耳热 Q = ( )2Rt = 1.94 JR + r (2)转过T/4周期的平均电动势: △① BSE= N 页=N T/S =200 v则平均电流为：T通过的电荷量：q = 1 T = 0.01 C课时作业1 .下列关于交流的几种说法中，正确的是 ( ) A .交流电器设备上所标的电压、电流值是峰值 B .交流电流表和交流电压表的值是瞬时值C .跟交流有相同热效应的直流的值是交流的有效值D .跟直流有相同热效应的交流的值是交流的有效值 答案 C2.如图4表示两种电压的波形，其中图甲表示电压按正弦规律变化，下列说法正确的 是()E R + r20040 + 10答案 BD解析 根据图象可知该交变电流的最大值为 100 V ，周期为4X 10-2 s ,Hz.5.在如图7所示的电路中，图7A 是熔断电流10= 2 A 的保险丝，R 是可变电阻，S 是交流电源•交流电源的内电阻不 计，其电A. 图甲表示交流电，图乙表示直流电都不是311 V ，图甲中交变电流的周期为 2X 10-2 s ,所以A 选项错误；两种电压有效值 2 n3 =亍=100 n rad/s .但是最大值是311,所以选项C 错误.3.在电路的MN 间加一如图5所示的正弦交流电，负载电阻为 100内阻对电路的影响，则交流电压表和交流电流表的读数分别为（ ）Q,若不考虑电表A . 220 V,2.20 A C . 220 V,3.11 A 答案 A解析 电压表和电流表都是表示的有效值，根据图象得出电压的有效值是 欧姆定律得出电流的有效值是2.20 A.220 V ，根据A .B .C .D .该交流电的电压的有效值为 该交流电的频率为 25 Hz 该交流电压瞬时值的表达式为 若将该交流电压加在阻值为u = 100sin 25t100 Q 的电阻两端，该电阻消耗的功率为50 W所以频率为25图5B . 311 V,2.20 A D . 311 V,3.11 A100 V(动势随时间变化的规律是e= 220 .2sin 314t V •为了不使保险丝熔断，可变电阻的阻值应该大于（）A . 110 2 QC . 220 Q 答案 B6•多数同学家里都有调光台灯、调速电风扇•过去是用变压器来实现上述调节的，缺 点是成本高、体积大、效率低，且不能任意调节灯的亮度或电风扇转速.现在的调光台灯、 调速电风扇是用可控硅电子元件来实现调节的. 如图8所示为经一双向可控硅调节后加在电1 1灯上的电压，即在正弦交流电的每一个 1周期中，前面的:被截去，调节台灯上旋钮可以控制截去多少，从而改变电灯上的电压.则现在电灯上的电压为 （ ）贸V} £图87•把一只电热器接在 100 V 的直流电源上，在t 时间内产生的热量为 Q ,若将它分别 接到 5= 100sin cotV 和6= 50sin 2 cotV 的交流电源上，仍要产生Q 的热量，则所需时间分 别是（ ） A . t,2t B . 2t,8t C . 2t,2t D . t,4t 答案 B&将一电热器接在10 V 直流电源上，在时间t 内可将一壶水烧开.现将电热器接到一 个U = 10sin cot V 的交变电源上，煮开同一壶水需时间 ________________________ ;若接到另一交流电源上， 需要时间为3，那么这个交流电源最大值为 ___________ .3答案 2t 10 6 V9. 如图9甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直 于磁场方向的固定轴 00 '匀速转动，线圈的匝数 n = 100、电阻r = 10 Q,线圈的两端经集流环与电阻R 连接，电阻R = 90 Q,与R 并联的交流电压表为理想电表.在 t = 0时刻，线 圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量 ①随时间t 按图乙所示正弦规律变化.求：（1）交流发电机产生的电动势最大值. （2）电路中交流电压表的示数.B . 110 Q D . 220 .2 QA . U m 答案 CU mD. ,2U mU m甲甲图9答案(1)200 V (2)127 V解析(1)交流发电机产生电动势的最大值E m = nBS ®2 n2n n ①m而 O m = BS 、3= T ，所以 E m =T由①一t 图线可知：Q m = 2・0X 10- Wb , T = 6.28X 10- s 所以 E m = 200 V ⑵电动势的有效值 E =22E m = 1002 V由闭合电路的欧姆定律，电路中电流的有效值为 I =旦=2 AR + r交流电压表的示数为 U = IR = 902 V = 127 V10. 如图10所示，图10矩形线圈的匝数为 n ,线圈面积为S,线圈电阻为r ，在磁感应强度为 B 的匀强磁场中 绕00 '轴以角速度 3匀速转动，外电路电阻为 R ,在线圈由图示位置转过 90°的过程中， 求：均感应电动势为 E =n tAnBS何量q = I ・A =.(2)在这过程中电阻R 上的焦耳热为一个周期内产生焦耳热n BS 3 2空 n (R + r )2 2 2 2n BSncoRnBS第4节变压器要点归纳I(1) 通过电阻R的电荷量q.(2) 电阻R上产生的焦耳热Q.2答案(1)遊(2)小吧R+ r ' 丿4(R+ r)T n解析(1)在此过程中，穿过线圈磁通量变化BS所用时间盘==〒，产生的平4 2 3A° 4B&o,平均感应电流为T = 一= 2号“，通过电阻R的电nr TT( R+ r)要点二 解决变压器问题的思路i.电压思路：变压器原、副线圈的电压之比为詈软当变压器有多个副线圈时学=芈=U3=...... n 32.功率思路：理想变压器的输入、输出功率为 P 入=P 出，即P i = P 2；当变压器有多个 副线圈时P i = P 2+ P 3 +……要点一变压器两线圈电压、电流与匝数的关系i •对理想变压器，穿过两个线圈的磁通量始终相同，原线圈产生的电动势为 副线圈产生的电动势为E 2=门2三①，m=楚4 E 2 n 2△① Ei =n丐，2.互感器(1)电压互感器: 交流电压表，如图 用来把高电压变成低电压， 它的原线圈并联在高压电路 L , 5— 4 — 2甲所示.副线圈接入3.电流思路：由1 =，对只有一个副线圈的变压器有卜黑；当变压器有多个副线圈时 n i l i = n 2I 2+ n 3I 3+4.制约思路(1)电压制约：当变压器原、畐U 线圈的匝数比 即U 2=皿可简述为“原制约副”.n i* 一定时，输出电压U 2由输入电压决定,⑵电流制约：当变压器原、畐U 线圈的匝数比的电流I 1由副线圈中的输出电流12决定，即°一定，且输入电压 n 2I i =曲2可简述为“副制约原”. n iP 2由用户负载决定，卩2= P 负i + P 负2 + ； U i 确定时，原线圈中 (3 )负载制约：①变压器副线圈中的功率 ②变压器副线圈中的电流 12由用户负载及电压 U 2确定，12= ¥；③总功率P 总=卩线+ P 2.U 2(2)电流互感器：用来把大电流变成小电流，副线圈比原线圈匝数多，线圈串联在被测 电路中，副线圈接入交流电流表，如图 5— 4—2乙所示.疑难解答一、变压器工作时有哪些能量损失？在“变压器”一节中叙述道“变压器工作时，输入的功率一部分从副线圈输出，另一部分消耗在发热上，但是消耗的功率一般不超过百分之几. ”消耗功率就是说明存在能量损耗，也就是我们常见的变压器并不是理想变压器，那么，变压器工作时到底有哪些能量损耗？1 •铜损：变压器从结构上讲有原线圈和副线圈之分，两个线圈一般都用绝缘铜导线绕 制而成，尽管铜的电阻率较小 (仅1.7 X 10_8 Q /m ,铜导线还是有一定的电阻•根据焦耳定律，当变压器工作，有电流流过铜线圈时，就有热量产生从而导致能量损耗，这种损耗称之 为铜损•根据电阻定律可知，长为 10 m ,直径为1 mm 的圆柱形铜导线电阻约为 0.22 Q, 工作时如果通过的电流为 10 A ，则损耗的功率达 22 W ，每分钟产生1 320 J 热量.如果是大 型变压器，由于线圈的电阻及流过线圈的电流都较大，损耗的功率可达几千瓦.2•铁损：变压器工作时，原线圈中有交变电流，它在铁芯中产生交变的磁通量，铁芯 中就会由于电磁感应而产生涡流， 使铁芯大量发热而导致能量损耗， 这种损耗叫铁损.为了 减少损耗，变压器的铁芯常用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压制成. 这样，涡流被限制在狭窄的 薄片之中，回路的电阻很大，涡流大为减弱，从而减小了铁损.3•磁损：变压器工作时，有交变电流流过原线圈，在原线圈的铁芯中产生交变的磁通 量，这个交变的磁通量绝大部分通过了副线圈， 在副线圈中产生感应电动势， 但也有很少的 一部分磁通量没有通过副线圈， 而是通过副线圈以外的空间. 据麦克斯韦电磁场理论， 这部 分变化的磁通量就会在周围空间形成电磁波而损耗一部分能量，这种损耗叫做磁损.变压器工作时，由于损耗的能量只占输入能量的一小部分，效率很高，特别是大型变压器，效率可达 97%以上•所以，在实际粗略的计算中常把损耗的能量略去不计，认为变压 器的输出功率和输入功率相等，因而称做理想变压器.、从电磁感应理论角度，分析理想变压器的电动势、电压、电流与匝数的关系1 •电动势关系：由于互感现象，且没有漏磁，则原、畐U 线圈中每一匝线圈都具有相同 的竽，根据法拉第电磁感应定律，有 E 1=山今，E 2=巳普，所以Ej =印.△t A t A t E 2 n 2 2•电压关系：由于不计原、畐U 线圈的电阻，因此原线圈两端的电压 U 1= E 1,副线圈两 端的电压U 2= E 2,所以屮=n1.U 2 n 2(1) U1= ",无论副线圈一端是空载还是有负载，都是适用的. U 2 n 2(2)输出电压U 2由输入电压U 1和原、副线圈的匝数比共同决定.由* =巴得Uj =山=U 2 n 2 n 1 n 2△①⑷据屮=山知，当n 2>n 1时，U 2>U 1,这种变压器称为升压变压器；当n 2<n 1时，氏<5,U 2 n 2这种变压器称为降压变压器.3.电流关系：由于不计各种电磁能量的损失，输入功率等于输出功率，即P 1 = P 2.因为P 1= U 1I 1, P 2= U 2I 2,则 U 1l 1= U 2I 2，所以 F =严.又由严=m，得¥=企12 U 1 U 2 n 212 n 1三、变压器问题的易错点1•由卩=出知，对于只有一个副线圈的变压器：电流与匝数成反比•因此，变压器高压12 n 1线圈匝数多而通过的电流小， 可用较细的导线绕制； 低压线圈匝数少而通过的电流大， 应用 较粗的导线绕制.2•变压器的电压关系对有一个或几个副线圈的变压器都成立，而电流关系只适用于有 一个副线圈的变压器，若为多个副线圈，电流关系要从功率关系(输入功率总等于输出功率)得出，即 5i 1= U 2I 2+ U 3I 3+…，根据U1=丄=山=•••，知电流与匝数关系为： n 111 = n 2l 2 +n 1 n 2 n 3At -(3)若变压器有两个副线圈，则有U J = U2 n 1 n 2存△①所以有U 1=半罟鼬U 3=n 2n 3n3l3+….3・变压器的输入功率决定于输出功率，同理输入电流决定于输出电流，若副线圈空载, 输出电流为零，输出功率为零，则输入电流为零，输入功率为零.4 •变压器能改变交变电压、交变电流，但不改变功率和交变电流的频率，输入功率总等于输出功率，副线圈中交变电流的频率总等于原线圈中交变电流的频率.5•变压器的电动势关系、电压关系，电流关系是有效值(或最大值)间的关系.--- j*— 典例剖析 一 --------一、理想变压器的常规理解【例1】 理想变压器原、副线圈匝数比为 I0： I ，以下说法中正确的是( )A •穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是I0 : IB •穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等C .原、畐U 线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为 I0 : iD .正常工作时原、副线圈的输入、输出功率之比为I : I解析 此题考查的是对变压器原理的掌握，对理想变压器，A 选项认为无磁通量损漏,因而穿过两个线圈的交变磁通量相同， 磁通量变化率相同，因而每匝线圈产生的感应电动势 相等，才导致电压与匝数成正比.D 选项认为可以忽略热损耗，故输入功率等于输出功率.答案 BD二、变压器中的三种关系【例2】如图5-4-3所示为一理想变压器，原线圈的输入电压U i = 3 300 V ，畐U 线圈的输出电压 5= 220 V ，绕过铁芯的导线所接的电压表的示数U o = 2 V ，贝U(1) 原、副线圈的匝数各是多少？⑵当S 断开时，A 2的示数12 = 5 A ，那么A l 的示数是多少？(3) 当S 闭合时，A 2的示数将如何变化？ A i 的示数如何变化? 解析(1)根据变压比：n i U ip n 2 U 2亠u i 及山有 U i 3 300、/彳砧—彳砧n i = n o = x i 匝=i 650 匝U o 2 巴=U2 n o = 220 x i 匝=iio 匝 2U o 0 2 (2) 由其是理想变压器得 P 入=P 出l i U i = I 2U 2(3) 开关S 闭合时，负载增加，总电阻减小，副线圈的输出电压增加•输出功率 P 出=I 2U 2也增加•根据理想变压器 P 入=P 出，即I i U i = I 2U 2，原线圈中的电流I i 也随之增大了.答案 (i)i 650匝 iio 匝 (2)0.33 A (3)变大变大I i =U2U i 220 3 300x 5 A = 0.33 A U 2U 2 不变，I 2=R ，即 12nns图 5-4-31•如图5 — 4- 4所示, 在闭合铁芯上绕着两个线圈M 和P ,线圈P 与电流表构成闭合回路，若在 t i 至t 2这段时间内，观察到通过电流表的电流方向自上向下（即为由c 经电流表至d ），则可判断出线圈M 两端的电势差U ab 随时间t 的变化情况可能是下图中的（ ）答案 CD解析 选项A 中的电压U ab 是恒定的，在线圈C 、D 中原线圈所加电压 U ab >0 ,原线圈M 中产生的磁场穿过线圈 P 的方向向下，当U ab 减小时，根据楞次定律可知线圈P 产生的感应电流的磁场应为向下，由安培定则判断出感应电流方向由c 到d ,当U ab 增大时，线圈P 产生的感应电流的磁场应为向上，由安培定则判 定出电流方向由 d 到c , C 、D 选项正确.2.一台理想变压器的原、副线圈匝数比为 4 ： 1,若原线圈加上 u = 1 414sin 100 n V 的交流电，则用交流电压表测得副线圈两端的电压是（ ）A . 250 VB . 353.5 VC . 499.8 VD . 200 V答案 A解析 u = 1 414sin 100n t V 的交流电有效值为 1 000 V ，故副线圈上电压表测得电压为 250 V.3•如图5 — 4 — 5所示为一理想变压器在两种情况下工作的示意图•其中灯泡 L 2、L 3的功率均为P ,且L 1、L 2、L 3为相同的灯泡，原、畐U 线圈的匝数比为 n 1 : n 2= 4 : 1,则图5—4 — 5甲中L 1的功率和图乙中L 1的功率分别为（）1A . P , PB . 16P -P4效果自测P 中不会感应出电流，故 A 错.选项B 、图 5— 4— 4甲乙图 5— 4— 51C.[P,16P D . 16P,4P 答案BU 2 U 2解析 对甲图，由n i : n 2= 4 : 1知U i = 4U 2,由P =罟得P i = #= 16P ,对于乙图：n^ R R2n 2 1 . 2 /口 / . 2 1 ,,十 a=n 2l 2+ n 3l 3,2n2b = EI 1, 11= 12=刃2，由 P = I 2R 得 P 1 = l i R =^P ,故 B 项正确.n 1 2 44. 一个次级有两个不同副线圈的理想变压器，如图 5-4 — 6甲所示.图乙将两盏标有 “6 V,0.9 W ”和一盏标有“ 3 V , 0.9 W ”的三盏灯泡全部接入变压器的次级， 且能够正常发光.已知 5= 220 V ，匝数如图.（1） 请在次级画出连接的示意图.（2）计算灯泡正常发光时变压器初级线圈中的电流大小. 答案 （1）见解析图 （2）0.012 A解析（1 ）由电压和匝数的关系知 屮=丫，屮=世U 2 n 2 U 3 n 3 代入数据，得U 2= 2 V , U 3= 7 V由U 2、U 3的结果知仅用两个副线圈中的一个时不能使三盏 灯正常发光，若将两线圈的端点 2与3连接，则有 U 1 _ n 1 U14n 3— n 2解得U i4= 5 V ，仍不符合题目要求. 若将两线圈的端点2与4连接，则有屠抚 解得U 13= 9 V 由公式R =瓠62“6 V,0.9 W ” 的灯泡电阻 R = O9 Q= 40 Q 32 “3 V,0.9 W ” 的灯泡电阻 R ' = 0-9 Q= 10 Q由以上所求数据可知， 当两盏“6 V,0.9 W ”的灯泡并联再与 “ 3 V , 0.9 W ”灯泡串联接入U 13时恰能正常发光，如下图所示.⑵利用P 入=P 出得 则「12^4^3 一 0.012ZU 1 220讲练学案部分--- 题型探究_----题型一 理想变压器的常规考查u 3 V. 0.9 vr甲"6 V, 0.9 W ?h一理想变压器原、副线圈匝数比n i : n2= 11 : 5•原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u如图1所示•副线圈仅接入一个10 Q的电阻•贝U （）A .流过电阻的电流是20 AB •与电阻并联的电压表的示数是100 .2 VC.经过1分钟电阻发出的热量是6X 103 J3D .变压器的输入功率是 1 X 10 W思维步步高原、畐U线圈的电压存在什么关系？怎样求解输出端的电压和电流？电压表的示数是什么值？怎样从图象上进行求解？电阻发出的热量的计算方法是什么？输出功率和输入功率有什么关系？答案D解析设输入电压为U1,输出电压为U2,由屮=严知U2= 100 V ,1 = 100 A = 10 A,U2 n2 R 10故选项A、B错误；1分钟内电阻产生的热量Q= I2Rt= 102X 10X 60 J= 60 000 J,故选项C 、U23错误；P输入=P输出=R = 1 X 10 W，故选项D正确.拓展探究如图2所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为4 ：1.原线圈接入一电压为u =U o si n at勺交流电源，副线圈接一个R= 27.5 Q的负载电阻.若U o= 220 2 V , w= 100 n rad/s，则下述结论正确的是（）图2A .副线圈中电压表的读数为55 V1B .副线圈中输出交流电的周期为sC.原线圈中电流表的读数为0.5 AD .原线圈中的输入功率为110.2 W答案AC解析原线圈电压有效值为U = 220 V，电压表读数为U2 = 220 V = 55 V，周期T= 2n=4 31 U2I250 s,副线圈中电流I2 = ~R = 2 A，原线圈中电流I1 = 4 = 0.5 A, P = 11U = 110 W.题型二理想变压器的动态分析一理想变压器的原线圈上接有正弦交变电压，其最大值保持不变，副线圈有可调电阻R.设原线圈的电流为11,输入功率为P1,副线圈的电流为12,输出功率为P2•当R增大时（）A . I1减小，P1增大B.丨1减小，P1减小C. I2增大，卩2减小 D .丨2增大，P2增大思维步步高当负载增大时，哪些物理量是不变的，哪些物理量是变化的？是输出功率决定输入功率还是输入功率决定输出功率？功率和电流间的关系是什么？答案B解析畐U线圈的电压不变，当副线圈接的电阻R增大时，12减小，P2减小，因为P1 =n2P2,所以P1减小，11=」2, 11也减小.n1-理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中 R i 、R 2、S 是闭合的.和为理想电压表，读数分别为 U i 和U 2 ；、和为理（ ）n 2解析由U 2 = -U i 得U i 不变，U 2就不变；S 断开，R 总增大，U 2不变，则"变小，由 n ?l i=T 12得I i 也变小；I 2变小，加在R i 两端的电压变小，由 UR 3= U 2— UR i ,得UR 3增大， n i 所以I 3变大.课时作业i •某变电站用原、畐U 线圈匝数比为 n i : n 2的变压器，将远距离输来的电能送到用户，如 图4所示•将变压器看作理想变压器，当正常工作时，下列说法正确的是 （ ）A •原、畐U 线圈电压比为B .原、副线圈电流比为C .原、畐U 线圈电压比为D .变压器的输入功率与输出功率的比为 答案 C解析 电压之比等于匝数之比， 根据输入功率等于输出功率，所以电流之比等于电压之比的反比.2.如图5所示，理想变压器的原线圈接在 u = 220 ,2 sin i00 n V 的交流电源上，副线圈接有R = 55 Q 的负载电阻•原、畐U 线圈匝数之比为 2 : i.电流表、电压表均为理想电表，下列说法中正确的是（）拓展探究如图3所示,R 3和R 4均为固定电阻，开关 想电流表，读数分别为1“A . U 2变小、丨3变小 C . I i 变小、12变小 答案 BCB . D . n i : n 2U 2不变、13变大 I i 变大、12变大Rn i : n 2n i :门2A .原线圈中电流表的读数为B •原线圈中的输入功率为C .畐U 线圈中电压表的读数为D •副线圈中输出交流电的周期为答案 A 解析 先计算副线圈的电压的有效值，原线圈电压的有效值为1 A220 2 W ii0 2 V50 s220 V ，根据匝数之比可以得到副线圈的电压的有效值为110 V ，根据负载电阻的大小可以知道副线圈中输出电流为2 A ，根据原、副线圈的输入和输出功率相等可以知道原线圈中电流为1 A.3.如图6所示为理想变压器原线圈所接正弦交变电压的波形.原、副线圈匝数比n 1 : n 2=10 : 1,串联在原线圈电路中电流表的示数为1 A ，则（ ）图7A .副线圈两端 M 、 N 的输出电压减小B •畐U 线圈输电线等效电阻 R 两端的电压将增大C .通过灯泡L1的电流减小D •原线圈中的电流增大 答案 BCD解析理想变压器不计原、 的影响，保持不变，故选项 A 电流12增大.因此，等效电阻 减小，因此选项 B 、C 正确.又因U MN随之增大•原线圈中电流5.调压变压器是一种自耦变压器，它的构造如图8所示.线圈AB 绕在一个圆环形的铁芯上，AB 间加上正弦交流电压 U ，移动滑动触头 P 的位置，就可以调节输出电压•在输 出端连接了滑动变阻器 R 和理想交流电流表，变阻器的滑动触头为Q ,则（）A •与副线圈并联的电压表在 t = 0.5X 10「2 s 时的示数为220 . 2 VB •副线圈所接用电器有 1 min 内消耗的电能为1.32x 104 JC . 1 s 内通过副线圈所接用电器的电荷量为 60 CD •副线圈中电流有效值为 10 A 答案 BD解析 电压表的示数是指的有效值，不会随着时间的变化而变化，所以 原线圈两端的电压的有效值是220 V ，所以原线圈的输入功率是220 W ,也应该是220 W ，可计算1 min 内消耗的电能.4•如图7所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡 电线的等效电阻为 R ,开始时，开关 S 断开•当S 接通时，以下说法中正确的是A 选项错误;副线圈的输出功率L i 和L 2,输 ( )畐U 线圈的直流电阻，畐U 线圈两端的电压U MN 不受负载电阻错误.S 接通后，畐U 线圈回路的总电阻减小，故副线圈回路中 R 两端的电压增大，导致灯泡 L 1两端的电压减小，L 1中电流 不变，12增大，变压器的输出功率增大，输入功率也11增大，因此选项 D 也正确. 興旦一种自耦变压器，它的构造如图。