§5-2 描述交变电流的物理量 Microsoft Word 文档

第 1 页 第1课时 交变电流的产生和描述

考点内容 要求 考纲解读

交变电流、交变电流的图象 Ⅰ 1．交变电流的产生及其各物理量的变化规律，应用交流电的图象解决问题．

2．利用有效值的定义，对交变电流的有效值进行计算．

3．理想变压器原、副线圈中电流、电压、功率之间的关系应用，变压器动态变化的分析方法．

4．远距离输电的原理和相关计算．

5．传感器的简单使用，能够解决及科技、社会紧密结合的问题. 正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值 Ⅰ

理想变压器 Ⅰ

远距离输电 Ⅰ

实验：传感器的简单使用

导学目标 1.能掌握交变电流的产生和描述，会写出交变电流的瞬时值表达式.2.能认识交变电流的图象和进行有效值、最大值的计算．

一、交变电流的产生和变化规律

[基础导引]

关于线圈在匀强磁场中转动产生的交流电，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．线圈在中性面位置时，磁通量最大，磁通量的变化率为零

D．线圈在及中性面垂直的位置时，磁通量为零，感应电动势最大

[知识梳理]

1．交变电流

大小和方向都随时间做__________变化的电流．如图1(a)、(b)、(c)、(d)所示都属于交变电流．其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流，简称正弦式电流，如图(a)所示．

图1

2．正弦交流电的产生和变化规律 第 2 页 (1)产生：在匀强磁场里，线圈绕________________方向的轴匀速转动．

(2)中性面：①定义：及磁场方向________的平面．

②特点：a.线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量________，磁通量的变化率为______，感应电动势为______．b.线圈转动一周，________经过中性面．线圈每经过____________一次，电流的方向就改变一次．

嗦夺市安培阳光实验学校高二物理交变电流的产生和变化规律、表征交变电流的物理量

【本讲主要内容】

交变电流的产生和变化规律、表征交变电流的物理量

【知识掌握】

【知识点精析】

本讲的重点、难点是交流电的概念和变化规律，交变电流的有效值和交流电的优越性，有效值的物理意义。高考主要考察交流电的产生和有效值、瞬时值的计算，题型都为选择题，尤其是有效值的计算，主要考察物理中的等效思想。

1. 交变电流的产生及其变化规律

（1）交变电流：强度和方向都随时间周期性变化的电流。

（2）正弦交变电流的产生：一个矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁场的轴匀速转动便可产生。

（3）正弦交变电流的变化规律

中性面：与磁场方向垂直的平面。线圈转到中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，感应电动势为零，线圈每经过一次中性面，电流的方向改变一次。

变化规律：

正弦交变电流图象（如下图）：

2. 表征交变电流的物理量

（1）周期和频率 交变电流的周期和频率是表征交变电流变化快慢的物理量。

周期T：交变电流完成一次周期性变化所需要的时间。从交变电流产生的角度来看，它就等于旋转电枢式发电机中线圈转动的周期。

频率f ：交变电流在1s内完成周期性变化的次数。显然，f =T1 。

（1）有效值和最大值

有效值：在热效应上和直流电等效的物理量。譬如，上面的交流电流的有效值就是I 。

如果我们不要每次都用实验去测量，那么，物理学家已经用高等数学工具计算出来：对于正弦交流电而言，其有效值和最大值之间具有以下关系

I = 21Im U = 21Um

我们已经介绍有效值在意义和对于正弦交流电的计算方法。那么，在实际应用中，它还有什么价值呢？原来，交流电表中的实数全部都是有效值（交流电表的工作原理、为什么指示有效值，目前不便介绍，有兴趣的同学可以参看相关的课外资料）。此外，人们通常口头上所说的多少伏、多少安的交流电也是指的交流电的有效值。

1 《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： 2 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。）

1 交变电流

第一单元 交流电的产生及变化规律

基础知识

一．交流电

大小和方向都随时间作周期性变化的电流，叫做交变电流。 其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式电流，正弦式电流产生于在匀强电场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈里，线圈每转动一周，感应电流的方向改变两次。

二．正弦交流电的变化规律

线框在匀强磁场中匀速转动．

1．当从图12—2即中性面．．．位置开始在匀强磁场中匀速转动时，线圈中产生的感应电动势随时间而变的函数是正弦函数：

即 e=εmsinωt， i＝Imsinωt

ωt是从该位置经t时间线框转过的角度；ωt也是线速度V与磁感应强度B的夹角；。是线框面与中性面的夹角

2．当从图位置开始计时：

则：e=εmcosωt， i＝Imcosωt

ωt是线框在时间t转过的角度；是线框与磁感应强度B的夹角；此时V、B间夹角为（π/2一ωt）．

3．对于单匝矩形线圈来说Em=2Blv=BSω； 对于n匝面积为S的线圈来说Em=nBSω。对于总电阻为R的闭合电路来说Im=mER

三．几个物理量 2 1．中性面：如图所示的位置为中性面，对它进行以下说明：

（1）此位置过线框的磁通量最多．

（2）此位置磁通量的变化率为零．所以 e=εmsinωt=0， i＝Imsinωt=0

（3）此位置是电流方向发生变化的位置，具体对应图中的t2，t4时刻，因而交流电完成一次全变化中线框两次过中性面，电流的方向改变两次，频率为50Hz的交流电每秒方向改变100次．

2．交流电的最大值：

εm＝BωS 当为N匝时εm＝NBωS

（1）ω是匀速转动的角速度，其单位一定为弧度／秒，nad/s（注意rad是radian的缩写，round/s为每秒转数，单词round是圆，回合）．

（2）最大值对应的位置与中性面垂直，即线框面与磁感应强度B在同一直线上．