鲁科版高中物理选修(3-2)-3.1《交变电流的特点》导学案

1 一、交变电流

【学习重点】重点是交变电流产生分析及变化规律的推导；

【学习难点】难点是交变电流的变化规律及应用

【学习过程】

问题一交变电流

（1）________随时间做_________变化的电流叫做交变电流，简称交流；

（2）________不随时间变化的电流称为直流；

（3）________和_______都不随时间变化的电流叫做_________电流；

练习：如图所示的的几种电流随时间变化的图线中，属于交变电流的是_______，属于正弦式交变电流的是______。

问题二交变电流的产生

如图5－1－1所示为矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的四个过程：

1．过程分析

特殊位置 甲 乙 丙 丁 甲

B与S的关系

磁通量 2 磁通量变化率

感应电动势

感应电流

4个过程中

甲→乙 乙→丙 丙→丁 丁→甲

Φ的变化

电流方向

2．结论：

（1）在线圈转动时，磁通量最大时，磁通量的变化率__________；磁通量为0时，磁通量变化率_______；感应电动势的大小由_____________________决定，与___________无关。

（2）中性面：_______________________________，如图有________、_________位置；

磁通量的变化率____________

感应电动势e＝________，_______感应电流

感应电流方向________，线圈转动一周，感应电流方向改变______次

(3线圈平面处于跟中性面垂直的位置时，线圈平面平行于磁感线，磁通量为 ，磁通量的变化率 ，感应电动势、感应电流均 ，电流方向 .

问题三 交变电流的变化规律

 推导：从中性面计时，t时刻线圈中的感应电动势e的推导：

小学+初中+高中+努力=大学

小学+初中+高中+努力=大学第二节交变电流的描述

【思维激活】

1.有的同学说，交变电流其实它的电压是不改变的，而电流强度的大小和方向是随时间

值周期性变化的。例如家庭用电是220V交变电流，你同意这种说法吗？

交变电流的波形图

提示：不同意，交变电流是电压、电流都随时间做周期性变化，只有频率是不改变的。

2.你是通过什么方式知道我国生产和生活用电的周期或频率的？是在高一用打点计时

器做实验时知道的吗？

【自主整理】

1.周期：交变电流完成一次周期性什么变化所需时间叫做它的周期.

2.频率：交变电流在1s时间内完成周期性变化的次数叫做它的频率.

3.峰值：交变电流的峰值是拍它的电动势，电压或电流的最大值，在一个周期内交变电

流的峰值会出现两次.

4.有效值：交变电流与恒定电流的电流是I

，电压是U

我们就把I

，U

叫做这个交变电

流的有效值，有效值是根据电流的热效应来定义的，一定要从产生相同的热效果来理解.

【高手笔记】

1.瞬时值

交流电的瞬时值反映的是不同时刻，瞬时值不同，正弦式交流电瞬时值的表达方式为

.sin,sin,sinwtIiwtUuwtEe

mmm

2.峰值

交流电的峰值说明交流电在变化的过程中所能达到的最大数值，反映了交流大小的变化

范围，当线圈平面与磁感线平行时，交流电动势最大，,NBSwE

m瞬时值与峰值的关系是：

.

mEeE

3.有效值

交流电的有效值是根据电流的热效应规定的，即在相同的时间内，跟一交流电的有效值

能使同一电阻产生相等的热量的直流电的数值，叫做这一交流

电的有效值，正弦式交流电的有效值与峰值之间的关系是：

.2,

2,

2mmmI

IU

UE

E

各种使用交流电的电器设备中所标的，交流电表所测得的以及我们在叙述中没有特别加

以说明的交流电的值，都是指有效值.

4.平均值

小学+初中+高中+努力=大学

小学+初中+高中+努力=大学用公式

tNE

计算出的电动势的平均值.某段时间内的交流电的平均值一般不等

于这段时间始，末时刻瞬时值的算数平均值.

金戈出品 学 习 资 料 汇编

第3节 交流电路中的电容和电感

一、电容、电感对直流和交流的影响

1．实验过程

实验电路如图3­3­1所示，将双刀双掷开关S分别接到电压相等的直流电源和交流电源上，观察灯泡的亮暗(三灯泡相同)。

图3­3­1

2．实验现象

L1 L2 L3

直流电源(S2′断开) 亮 不亮 最亮

交流电源(S2′断开) 亮 亮 暗

交流电源(S2′闭合) 较亮 最亮 暗

3．实验结论 1.电阻对直流电和交流电的阻碍作用相同，其大小由导体本身(材料、粗细、长度)决定，与温度有关。

2．电容器“通交流、隔直流，通高频、阻低频”，容抗反映了电容器对交变电流的阻碍作用的大小，容抗的大小由电容器的电容及交流电的频率决定。

3．电感器“通直流、阻交流，通低频、阻高频”，感抗反映了电感器对交变电流的阻碍作用的大小，感抗的大小由线圈的自感系数及交流电的频率决定。 金戈出品 电阻器对直流和交流的影响是相同的。电容器不能让直流通过，却能让交流通过，但对交流有一定的阻碍作用。电感器既能让直流通过，也能让交流通过，但对交流有一定的阻碍作用。

二、电容器的容抗及其应用

1．实质

交变电流能够通过电容器的实质是在交变电压的作用下，电容器交替进行充电和放电，电路中就有了电流，自由电荷并未通过极板间的绝缘介质。

2．容抗

电容器对交流电的阻碍作用的大小用容抗来表示。电容器的电容越大，交变电流的频率越高，电容器对交变电流的阻碍作用就越小，即容抗越小，反之容抗越大。

3．特点

电容器具有“隔直流、通交流，通高频、阻低频”的特点。

4．应用

隔直电容器、高频旁路电容器。

三、电感器的感抗及其应用

1．感抗

电感对交流的阻碍作用。

2．影响感抗的因素

电感器的自感系数和交变电流的频率。自感系数越大、交变电流的频率越高，感抗越大。

3．实际应用

低频扼流圈——“阻交流，通直流”。

高频扼流圈——“阻高频，通低频”。

3.1交变电流的特点

三维教学目标

1、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。

2、过程与方法:能应用数学工具描述和分析处理物理问题。

3、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:实验、启发。

教学手段: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。

教学过程：

（一）引入新课

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

阅读教材回答：

（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？

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。

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RtIQ2解得2.01QJ；2.12QJ；2.13QJ；2.04QJ

所以，1s内电阻R中产生的热量为 8.22.02.12.12.0QJ