2018-2019版高中物理 第五章 交变电流 5.2 描述交变电流的物理量学案 新人教版选修3-2
2 描述交变电流的物理量[学习目标] 1.掌握交变电流的周期、频率、线圈转动角速度三者之间的关系.2.能理解电流的有效值，知道有效值是与热效应有关的量.3.掌握交变电流有效值与峰值的关系，会进行有效值的计算．一、周期和频率 1．周期(T )交变电流完成一次周期性变化所需的时间． 2．频率(f )交变电流在1 s 内完成周期性变化的次数． 3．T ＝1f 或f ＝1T.二、峰值和有效值1．峰值：交变电流的电压、电流能达到的最大值叫峰值．2．有效值：让交流与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的热量相同，则此恒定电流的数值叫做交流电的有效值．3．在正弦式交变电流中，最大值与有效值之间的关系E ＝E m2＝0.707E m U ＝0.707U m I ＝0.707I m 三、相位和相位差1．定义：正弦式交变电流u ＝U m sin (ωt ＋φ)，其中“ωt ＋φ”叫做交变电流的相位．两支交流的相位之差叫做它们的相位差．2．正弦式交流电u 1＝U m sin (ωt ＋φ1)和u 2＝U m sin (ωt ＋φ2)的相位差是φ1－φ2. [即学即用]1．判断下列说法的正误．(1)正弦式交变电流的正负两部分是对称的，所以有效值为零．( × ) (2)交变电流的有效值就是一个周期内的平均值．( × )(3)一个正弦式交变电流的峰值同周期、频率一样是不变的，但有效值是随时间不断变化的．( × ) (4)交流电路中，电压表、电流表的测量值都是有效值．( √ )2．我国电网中交流电的频率为50 Hz ，则我国提供市电的发电机转子的转速为________r/min. 答案 3 000一、周期和频率[导学探究] 如图1所示，交变电流完成一次周期性变化需要多长时间？在1 s 内完成多少次周期性变化？图1答案 完成一次周期性变化需要0.02 s ；在1 s 内完成50次周期性变化． [知识深化]交变电流的周期和频率跟发电机转子的角速度ω或转速n 有关．ω(n )越大，周期越短，频率越高，其关系为T ＝2πω，ω＝2πf ＝2πn .例1 (多选)矩形金属线圈共10匝，绕垂直于磁场方向的转动轴在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的交流电动势e 随时间t 变化的情况如图2所示．下列说法中正确的是( )图2A ．此交变电流的频率为0.2 HzB ．1 s 内电流方向变化10次C ．t ＝0.1 s 时，线圈平面与磁场方向平行D ．1 s 内线圈转5圈 答案 BD解析 由题图知T ＝0.2 s ，故f ＝1T ＝10.2 Hz ＝5 Hz ，即1 s 内完成5个周期，线圈转5圈，每转1圈电流方向改变2次，故A 错误，B 、D 正确；在t ＝0.1 s 时，e ＝0，所以线圈平面与磁场方向垂直，故C 错误．二、峰值和有效值 [导学探究]1．图3是通过一个R ＝1 Ω的电阻的电流i 随时间t 变化的图象．图3(1)试计算1 s 内电阻R 中产生的热量．(2)如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过这个电阻R ，也能在1 s 内产生同样的热量，这个电流是多大？答案 (1)Q ＝I 12Rt 1＋I 22Rt 2＝42×1×0.5 J＋22×1×0.5 J＝10 J ．(2)根据交变电流有效值的定义可得：I 2Rt ＝Q ，解得I ＝10 A.2．某交流电压的瞬时值表达式u ＝62sin (100πt ) V ，把标有“6 V 2 W”的小灯泡接在此电源上会不会被烧坏？把标有6 V 的电容器接在此电源上会不会被击穿？答案 小灯泡不会被烧坏，交流电压的瞬时值表达式u ＝62sin (100πt ) V 中6 2 V 是最大值，其有效值为6 V ，而标有“6 V 2 W”的小灯泡中的6 V 是有效值．电容器会被击穿． [知识深化]1．峰值和有效值的应用(1)电容器所能承受的电压应高于交流电的峰值，否则电容器可能被击穿．(2)电气设备铭牌上标注的额定电压、额定电流都是有效值．交流电压表和交流电流表测量的也是有效值． (3)保险丝的熔断电流为有效值． 2．有效值的计算(1)对于正弦式交变电流，可先根据E m ＝nBS ω求出最大值，然后根据E ＝E m2求出其有效值．(2)当电流是非正弦式交变电流时，必须根据有效值的定义求解．先计算交变电流在一个周期内产生的热量Q ，再将热量Q 用相应的物理量的有效值表示，即Q ＝I 2RT 或Q ＝U 2RT ，最后代入数据求解有效值．例2 (多选)下列关于交流电的说法中正确的是( ) A ．交流电气设备上所标的电压值和电流值是交流电的峰值 B ．用交流电流表和电压表测定的读数值是交流电的瞬时值 C ．给定的交流数值，在没有特别说明的情况下是指有效值 D ．跟交变电流有相同的热效应的直流电的数值是交流电的有效值 答案 CD解析 对于交变电流，在没有特别说明的情况下指有效值，交流电流表和电压表的读数值是交流电的有效值，交流电气设备的铭牌上所标的电压值和电流值也是有效值，A 、B 错误，C 正确；根据有效值定义可知，D 正确．例3 通过一阻值R ＝100 Ω的电阻的交变电流如图4所示，其周期为1 s ．电阻两端电压的有效值为( )图4A ．12 VB ．410 VC ．15 VD ．8 5 V 答案 B解析 根据电流的热效应先计算电流的有效值．由(0.1 A)2R ×0.4 s×2＋(0.2 A)2R ×0.1 s×2＝I 2R ×1 s，可得流过电阻的电流的有效值I ＝1025A ，电阻两端电压的有效值为U ＝IR ＝ 410 V ，故B 正确．对于非正弦式交变电流的有效值，应按有效值的定义计算，计算时要紧扣电流通过电阻产生的热量进行计算，计算时间一般取一个周期，半周期对称的可取半个周期.例4 (多选)图5甲、乙分别为两种电压的波形，其中图甲所示的电压按正弦规律变化，图乙所示的电压的波形是正弦函数的一部分．下列说法正确的是( )图5A ．图甲、图乙均表示交流电B ．图甲所示电压的瞬时值表达式为u ＝20sin 100πt (V)C ．图甲所示电压的有效值为10 VD ．图乙所示电压的有效值为10 V 答案 ABD解析 根据交变电流的定义，题图甲、乙均表示交流电，题图甲所示电压的瞬时值表达式为u ＝20sin 100πt (V)，选项A 、B 正确；题图甲所示电压的有效值U 甲＝U m2＝202V ＝10 2 V ，C 错误；根据有效值的定义得：(102)2R ·T 2＝U 乙2R T ，解得题图乙所示电压的有效值U 乙＝10 V ，选项D 正确．三、正弦式交流电有效值、最大值、平均值的对比 1．有效值(1)只有正(或余)弦式交流电的有效值根据E ＝E m2计算．(2)计算与电流热效应有关的量(如电功、电功率、热量)要用有效值．(3)交流电表的测量值，电气设备标注的额定电压、额定电流，通常提到的交流电的数值都是指有效值． 2．最大值写正弦式交流电瞬时值表达式e ＝E m sin ωt 时要用到最大值．最大值E m ＝nBS ω. 3．平均值(1)求某一过程中的电动势是平均值，E ＝n ΔΦΔt.(2)计算通过线圈横截面的电荷量时用电动势的平均值，即q ＝I ·Δt ＝ER 总Δt ＝n ΔΦR 总.例5 如图6所示，矩形线圈面积为S ，匝数为n ，线圈电阻为r ，在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕垂直磁场方向的OO ′轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R .当线圈由图示位置转过90°的过程中，求：图6(1)通过电阻R 的电荷量q ； (2)电阻R 上所产生的热量Q .答案 (1)nBS R ＋r (2)πn 2B 2S 2ωR4(R ＋r )2解析 (1)依题意磁通量的变化量ΔΦ＝BS ，线圈转过90°的时间为Δt ＝T 4＝2π4ω＝π2ω，平均感应电动势为E ＝n ΔΦΔt ＝2nBS ωπ，平均感应电流为I ＝E R ＋r ＝2nBS ωπ(R ＋r )，通过电阻R 的电荷量为q ＝I ·Δt ＝nBSR ＋r.(2)线圈中感应电动势的有效值E 和最大值E m 的关系是E ＝E m2＝nBS ω2，电路中电流的有效值为I ＝ER ＋r＝nBS ω2(R ＋r ).电阻R 上产生的焦耳热为Q ＝I 2R ·Δt ＝πn 2B 2S 2ωR4(R ＋r )2.1．(对描述交变电流物理量的理解)如图7，实验室一台手摇交流发电机，内阻r ＝1.0 Ω，外接R ＝9.0 Ω的电阻．闭合开关S ，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e ＝102sin 10πt (V)，则( )图7 A．该交变电流的频率为10 HzB．该电动势的有效值为10 2 VC．外接电阻R所消耗的电功率为10 WD．电路中理想交流电流表A的示数为1.0 A答案 D解析因e＝102sin 10πt (V)，故ω＝10π rad/s，f＝ω2π＝5 Hz，选项A错误；E m＝10 2 V，故其有效值E＝E m2＝10 V，选项B错误；交流电表的示数及功率的计算均要用有效值，因此电路中理想电流表A的示数I＝ER＋r＝1.0 A，选项D正确；外接电阻R所消耗的电功率为P＝I2R＝1.02×9 W＝9 W，选项C错误．2．(交变电流有效值的计算)如图8所示是一交变电流随时间变化的图象，求此交变电流的有效值．图8答案 5 A解析设该交变电流的有效值为I，让该交变电流和直流电分别通过同一电阻(阻值为R)，在一个周期(T＝0.2 s)内，该交变电流产生的热量：Q′＝I12Rt1＋I22Rt2在一个周期内直流电通过该电阻产生的热量Q＝I2RT由Q＝Q′，代入数据，解得I＝5 A.3．(有效值的应用)一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图9甲所示．已知发电机线圈内阻为5.0 Ω，外接一只电阻为95.0 Ω的灯泡，如图乙所示，则 ( )图9A．电压表的示数为220 VB．电路中的电流方向每秒钟改变50次C ．灯泡实际消耗的功率为484 WD ．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J 答案 D解析 电压表示数为灯泡两端电压的有效值，由题图知电动势的最大值E m ＝220 2 V ，有效值E ＝220 V ，灯泡两端电压U ＝RER ＋r＝209 V ，A 错误； 由题图甲知T ＝0.02 s ，一个周期内电流方向变化两次，可知1 s 内电流方向变化100次，B 错误；灯泡的实际功率P ＝U 2R ＝209295W ＝459.8 W ，C 错误；电流的有效值I ＝ER ＋r＝2.2 A ，发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q r ＝I 2rt ＝2.22×5×1 J＝24.2 J ，D正确．4．(正弦式交流电有效值、最大值、平均值的对比)如图10所示，单匝矩形闭合导线框abcd 全部处于磁感应强度为B 的水平匀强磁场中，线框面积为S ，电阻为R .线框绕与cd 边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动，线框中感应电流的有效值I ＝________.线框从中性面开始转过π2的过程中，通过导线横截面的电荷量q ＝________.图10答案2BS ω2R BSR解析 感应电动势的最大值E m ＝BS ω，有效值E ＝E m2，感应电流的有效值I ＝ER ＝2BS ω2R，电荷量q ＝I ·Δt ＝ER·Δt ＝ΔΦR ·Δt ·Δt ＝ΔΦR ＝BSR.。
第5章-2描述交变电流的物理量
2．思考判断
教 学 方 案 设 计
(1)如果两个频率相同的交流电的相位差是 π 或 π 的奇数 倍，则它们反相，即变化步调始终相反．(√) (2)初相位的大小没有什么实际意义． (×)
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学 菜 单
课 时 作 业
新课标 ·物理 选修3-2
教 学 教 法 分 析
1 1 (3)二者关系：T＝ 或 f＝ . f T
菜 单
教 学 方 案 设 计
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学
课 时 作 业
新课标 ·物理 选修3-2
教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
2．思考判断
教 学 方 案 设 计
(1)打点计时器所接交流电频率 f＝ 50 Hz 时， 打点周期为 T＝ 0.02 s． (√ ) (2)交变电流的方向每个周期改变一次．(× ) (3)我国电网中交流电的频率是 100 Hz.(× )
当 堂 双 基 达 标
课 时 作 业
菜
单
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教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
周期和频率
1.基本知识 (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 秒 ． (2)频率 交变电流在 1 s 内完成周期性变化的次数，用 f 表示，单 位是 赫兹 ，符号 Hz .
课 时 作 业
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教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
教 学 方 案 设 计
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学 菜 单
演示结束
课 时 作 业
新课标 ·物理 选修3-2
2018-2019学年高中物理 第5章 交变电流 2 描述交变电流的物理量优质课件 新人教版选修3-
R＋r
由题图甲知 T＝0.02 s，一个周期内电流方向变化两
次，可知 1 s 内电流方向变化 100 次，B 错；灯泡的实际
功率 P＝UR2＝29059.02 W＝459.8 W，C 错；电流的有效值 I
R·13T＋I2mR·23T＝I2RT，可确定有效值 I＝2 330A，故 D 正确．
答案：D
2．通过一阻值 R＝100 Ω的电阻的交变电流如图所 示，其周期为 1 s，电阻两端电压的有效值为( )
A．12 V C．15 V
B．4 10 V D．8 5 V
解析：根据图象，一个周期 T＝1 s，设该交变电流的 有效值为 U，0～0.4 s 的时间间隔为 t1＝0.4 s，0.4～0.5 s 的时间间隔 t2＝0.1 s，根据电流的热效应，由 2(I21Rt1＋I22Rt2) ＝UR2T，解得 U＝4 10 V，B 正确.
答案：B
3．一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦 规律图象如图甲所示．已知发电机线圈内阻为 5.0Ω，外 接一只电阻为 95.0Ω的灯泡，如图乙所示，则( )
A．电压表 V 的示数为 220 V B．电路中的电流方向每秒钟改变 50 次 C．灯泡实际消耗的功率为 484 W D．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为 24.2 J 解析：电压表示数为灯泡两端电压的有效值，由题图
B．周期为 0.02 s 的交变电流，其频率为 50 Hz C．周期和频率是倒数关系 D．频率为 50 Hz 的正弦式交变电流的方向每秒改变 50 次
解析：周期和频率都是为了描述交变电流的周期性变 化而引入的，周期是完成一次周期性变化所需的时间，频 率是在 1 s 内完成周期性变化的次数，所以周期和频率是 倒数关系．由于正弦式交变电流在每个周期内电流方向改 变 2 次，所以 50 Hz 的正弦式交变电流每秒内电流方向改 变 100 次．
5.2描述交变电流的物理量
e Em sin t
i I m sin t
３、周期和频率：
（1）周期：完成一次周期性变化所需的时间。 （2）频率：一秒内完成周期性变化的次数。 （3）角频率：线圈在磁场中转动的角速度。 （4）关系：
1 f T
2 T
2f
我国交流电的周期和频率 我国工农业生产和生活所用的交流电，周 期是0.02 s，频率是50 Hz . 在每秒钟内，电流
第五章 交变电流
5.2描述交变电流的物理量
交变电流：
大小和方向随时间作周期性变化的电流
其中按正弦规律变化的交流电叫正弦交流电。
规律：
函数表达式：从中性面开始计时
Em NBS
e Em sin t
一、描述交流电的物理量：
1、最大值（峰值）： Em , Um , Ｉm
Em NBS２、瞬时值： e来自, u , i４、平均值
交变电流的图象中，图线与横轴(t轴)所围的面积跟时间的 比值，称为交变电流的平均值． (1) 平均值与交变电流的方向及所取时间长短均有关． (2)在计算通过导体某一截面的电荷量时，只能用交变电流
的平均值．
ΔΦ q＝ I ·Δt＝ ·Δt＝n . R R
E
的方向变化100次．
４、有效值
根据电流的热效应来规定，让 交流电和直流通过相同阻值的电阻， 如果他们在一个周期内产生的热量 相等，就把这一直流电的数值叫做 这一交流电的有效值。
正弦交流电的有效值与最大值
E Em 2
I
Im 2
说明：
A、在求交流电的功、功率或电热时必 须用交流电的有效值。 B、交流用电器的额定电压和额定电流 指的是有效值； C、交流电流表和交流电压表的读数是 有效值 D、对于交流电若没有特殊说明的均指 有效值
5.2描述交变电流的物理量
请同学们阅读教材34页，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）周期、频率、角速度的关系是 什么？ （4）我国使用的交变电流的周期和 频率各是多大？
一、描述交变电流变化快慢的物理量
1、 周期：符号是T 单位为S 交变电流完成一次周期性变化所需的时间。 2、频率: 符号是f 单位为Hz 交变电流一秒内完成周期性变化的次数。 3、关系：
5.2 描述交变电 流的物理量
复习回顾 (一)交变电流： 大小和方向随时间做周期性变化 的电流;简称交流。 其中按正弦规律变化的交流电叫 正弦交流电。
(二)正弦交流电的产生及变化规律 1、产生： 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场 方向的轴匀速转动时，产生正弦交流 电。 2、中性面：
跟磁场方向垂直的平面叫做中性面。 这一位置穿过线圈的磁通量最大，磁通量 变化率为零，线圈中无感应电动势。
下列各种情况中所指的数值，哪些是交流电的有 效值（ AB ）
A.交流电路中交流电压表所指示的数值。
B.家用电器（如灯泡）上标明的额定电压值。
C.闭合矩形导线框在匀强磁场中绕垂直于磁感线 的某一匀速转动过程中，转到线框平面与磁感线 平行的位置时的感应电动势的数值。
D.电工工具上标明的耐压值。
练习：如图表示一交流随时间变化 的图像，求此交流的有效值。
在应用上的区别。
A.求电容器的耐压值时要用交流的峰值. B.求交流的功、功率和电热时必须用交 流的有效值.
C.求通过某导体横截面的电量一定要用交 流的平均值.
电容器的耐压值
耐压值 （最大值）
电容
220V
练习： 关于交变电流的几种说法正确的是(C ) A．使用交变电流的电气设备上所标 的电压电流值是指峰值 B．交流电流表和交流电压表测得的 值是电路中的瞬时值 C．跟交变电流有相同热效应的直流 电的值是交流的有效值 D．通常照明电路的电压是220伏， 指的是峰值。
5.2_描述交变电流的物理量
5.1 5.2交变电流的物理量一、周期和频率：二、峰值和有效值：1、峰值：2、有效值：3、有效值与峰值的关系：4、下列几种情况都要用交流电的有效值(1) 交流用电设备上所标的额定电压和额定电流是有效值；(2) 交流电压表和交流电流表的示数是有效值；(3) 交变电流的数值在无特别说明时都是有效值（如照明电压220V 和动力用电380V ）。
(4) 计算交流电通过导体产生的热量、热功率及保险丝的熔断电流时为有效值；5、有效值与平均值的区别：在计算交变电流通过导体产生热量、热功率时只能用交变电流的有效值，不能用平均值； 在计算通过导体的电荷量时，只能用交变电流的平均值，而不能用有效值。
【典型例题】【例1】 如图5-2-5所示为照明用交流电压e 与时间t 的关系图象．电压的最大值为 ______V ．有效值为_______V .电压变化周期为____s ．频率为_____Hz 角速度为_____rad/s ．瞬时值表达式____________V ． t =s 3001时刻电压瞬时值为______V ．此时线圈平面与中性面的夹角为________ ．【例2】一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图5-2-4所示，则A ．该交流电的电压瞬时值的表达式为u ＝100sin(25t)VB ．该交流电的频率为25 HzC ．该交流电的电压的有效值为D ．若将该交流电压加在阻值R ＝100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率时50 W【例3】如图5-2-3所示，交流发电机矩形线圈的边长 ab =cd =40cm ，bc =ad =20cm ，共50匝，线圈电阻r =1 Ω。
线圈在B =0.2T 的匀强磁场中，绕垂直磁场方向的轴OO ’以 100r/s 的转速匀速转动，外接电阻R =9Ω。
求：（1）电压表读数；（2）电阻R 上的电功率（3）从图示位置转过900时，通过R 的电量多少？一、选择题1、一个电阻接在10V 的直流电源上，它的发热功率是P ，当接到电压为u =10sin ωt V 的交流电源上，它的发热功率是A ．0.25PB ．0.5PC ．PD ．2P2、一电热器接在10V 的直流电源上产生一定的热功率，把它改接在交流电源上要使产生的热功率是原来的两倍，则交流电压的最大值应是A ．20VB ．7.1VC ．10VD ．14V3、如图5-2-7所示，交变电流电源的电压是6 V ，它跟电阻R 1、R 2及电容C 、电压表一起连成如图电路.忽略电源内阻，为保证电容器不击穿，电容器耐压值U 2和电压表示数U 1分别为A ．U 1=62 VB ．U 2=6 VC ．U 1=6 VD ．U 2≥62V 4、电阻R 1、R 2交流电源按照图所示方式连接，R 1=10Ω，R 2=20Ω。
第2节描述交变电流的物理量导学案
主备人：张西永 审核： 授课时间： 班级： 姓名：
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. 【学习目标】 2.理解交变电流的周期、 频率以及它ห้องสมุดไป่ตู้之间的关系.知道我国生产和生活用电 的周期(频率)的大小. 【学习重点】 【学习难点】 交变电流有效值概念 对交变电流有效值的理解和相关的计算
探究 3 相位 【思考与讨论 5】 如图所示， 为 一交变电流的 u-t 图像。 1．写出甲、乙两交流电的表达 式分别为： u 甲＝ u 乙＝ 2．该交变电流的相位是多少？ 3．该交变电流的初相位是多少？ 4．什么叫交变电流的相位差？ 错题整理 课堂检测案 1．关于正弦交流电的有效值，正确的说法是 A．给定的交流电数值，在没有特别说明的情况下，都是指有效值 B．保险丝的熔断电流指交流电的有效值 C．交流用电器设备铭牌所标的额定电压、额定电流都是有效值． D．电容器的击穿电压指交流电的有效值 2．一个照明电灯两端允许加的最大交流电压为 311V，当它接入 220V 照明电 路上，这个灯将 A．灯不亮 C．只能暗淡发光 ( ) B．灯丝将烧断 D．能正常发光 ) ；
【练 1】两个相同电阻分别通以如图所示两种电流，在一个周期内产生的热量 QA∶QB= 。
每天都要- 2 -进步一点！
【思考与讨论 4】交变电流的平均值 1．交变电流的平均值有何应用？ 2．如图所示，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 OO′轴以角速 度 ω 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，通过电阻 R 的电荷量 q 是多大？
1 s 时刻电压瞬时值为______V，此时 300
《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 第五章“交变电流”的重要内容。
在此之前，学生已经学习了直流电的相关知识，而本节课则是在直流电的基础上，引入了描述交变电流的新物理量，为后续学习交变电流的产生、变压器等知识奠定了基础。
本节课的教材内容主要包括交变电流的周期和频率、峰值和有效值、相位等物理量的定义、特点以及它们在实际中的应用。
通过对这些物理量的学习，学生能够更全面、深入地理解交变电流的性质和特点，提高解决实际问题的能力。
二、学情分析在学习本节课之前，学生已经掌握了直流电的基本概念和规律，具备了一定的电路分析和计算能力。
但是，由于交变电流的概念较为抽象，其物理量的理解和应用也相对复杂，学生在学习过程中可能会遇到一些困难。
此外，学生在数学知识方面，对于三角函数的理解和应用还不够熟练，这也会给本节课的学习带来一定的挑战。
因此，在教学过程中，需要注重引导学生通过实验观察、类比分析等方法，逐步建立起对交变电流物理量的认识。
三、教学目标1、知识与技能目标（1）理解交变电流的周期、频率、峰值、有效值和相位的概念。
（2）掌握交变电流周期和频率的关系，以及峰值和有效值的计算方法。
（3）能够运用交变电流的物理量解决简单的实际问题。
2、过程与方法目标（1）通过观察演示实验，培养学生的观察能力和分析问题的能力。
（2）通过对交变电流物理量的推导和计算，培养学生的逻辑思维能力和数学应用能力。
3、情感态度与价值观目标（1）让学生体会物理知识与实际生活的紧密联系，激发学生学习物理的兴趣。
（2）培养学生严谨的科学态度和实事求是的精神。
四、教学重难点1、教学重点（1）交变电流的周期、频率、峰值、有效值的概念和计算。
《描述交变电流的物理量》 讲义
《描述交变电流的物理量》讲义一、交变电流的产生在日常生活和生产中，我们广泛使用的电能大多是以交变电流的形式传输和利用的。
那么，交变电流是如何产生的呢？简单来说，交变电流是由交流发电机产生的。
交流发电机的主要部件是电枢和磁极。
当电枢在磁场中旋转时，通过电枢的磁通量会发生周期性变化，从而在电枢中产生感应电动势。
如果电枢外接闭合电路，就会形成交变电流。
二、描述交变电流的物理量1、周期和频率周期（T）是交变电流完成一次周期性变化所需的时间，单位是秒（s）。
频率（f）则是交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数，单位是赫兹（Hz）。
它们之间的关系是：f ＝ 1/T 。
例如，我国电网中交变电流的频率是 50Hz，这意味着电流在 1 秒钟内完成 50 次周期性变化，其周期就是 1/50 ＝ 002 秒。
周期和频率反映了交变电流变化的快慢。
周期越短或频率越高，电流变化就越快。
2、峰值和有效值峰值（Im 或 Um）是交变电流在一个周期内所能达到的最大数值。
对于正弦式交变电流，峰值等于有效值的√2 倍。
有效值（I 或 U）是根据电流的热效应来定义的。
让交变电流和直流电流通过相同的电阻，如果在相同时间内产生的热量相等，那么这个直流电流的值就称为交变电流的有效值。
在日常生活中，我们所说的交变电流的电压、电流值通常都是指有效值。
例如，家庭电路的电压是 220V，就是指有效值。
3、瞬时值瞬时值（i 或 u）是交变电流在某一时刻的值。
对于正弦式交变电流，瞬时值可以用公式 i ＝Im sinωt 或 u ＝Um sinωt 来表示，其中ω是角频率，ω ＝2πf 。
瞬时值能够反映交变电流在不同时刻的具体大小和方向。
三、正弦式交变电流的表达式正弦式交变电流的电动势、电压和电流的瞬时值表达式分别为：e ＝Em sinωtu ＝Um sinωti ＝Im sinωt其中，Em、Um 和 Im 分别是电动势、电压和电流的峰值，ω 是角频率，t 是时间。
高中物理第五章2描述交变电流的物理量课件新人教版选修3_2
3 2
������0
类型一 类型二 类型三
题后反思求解交变电流的有效值的一般步骤
(1)首先要分析交变电流的变化规律,在一个交变电流中可能存在
几种形式的交变电流。
(2)一个交变电流中存在几种形式,可在一个周期内分段求出产生
的热量,求其和。
(3)正弦式交变电流的最大值和有效值的关系是
I=
������m 2
在交变电流的一个周期内它们产生的热量相同,那么这个恒定电流 的电流、电压,叫作这个交变电流的有效值。
②应用
a.交流用电设备上所标的额定电压和额定电流(额定值)。 b.交流电压表测量的数值(测量值)。 c.无特别说明时提到的交变电流的数值(通常值)。
123
(3)关系:对于正弦式交变电流,有效值I、U与峰值Im、Um之间的 关系:
=
������������������2 2������
,
线圈转过
π 2
所用的时间t=
π 2������
,
转动过程中产生的热量Q=I2Rt=
������������������2 2������
2π
·R·2������
=
����2������������4 4������
。
(2)线圈转过
π 2
能用平均值处理。而在计算通过导体横截面的电荷量时,只能用平
均值,不能用有效值。
类型一 类型二 类型三
类型三 交变电流的图像问题 【例题3】 (多选)如图甲所示,在匀强磁场中,一矩形金属线圈两 次分别以不同的转速绕与磁感线垂直的轴匀速转动,产生的交流电 动势图像如图乙中曲线a、b所示,则( )
类型一 类型二 类型三
有效值
物理《描述交变电流的物理量》教案
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，掌握交流电的几个基本物理量。
2. 让学生掌握交流电的最大值、有效值、频率、周期等物理量的计算方法。
3. 让学生了解交流电的相位差，理解相位差与电压、电流的关系。
4. 培养学生的实验操作能力，提高学生的物理思维能力。
二、教学内容1. 交流电的基本概念2. 交流电的最大值和有效值3. 交流电的频率和周期4. 交流电的相位差5. 交流电的计算实例三、教学重点与难点1. 教学重点：交流电的基本概念，最大值、有效值、频率、周期的计算方法，相位差的理解。
2. 教学难点：交流电相位差的计算，交流电的实际应用。
四、教学方法1. 采用讲授法，讲解交流电的基本概念、计算方法及应用。
2. 采用实验法，让学生观察交流电的现象，加深对交流电的理解。
3. 采用讨论法，让学生分组讨论交流电的实际应用，提高学生的实践能力。
五、教学过程1. 导入：通过生活中的实例，引导学生了解交流电的概念。
2. 讲解：讲解交流电的最大值、有效值、频率、周期的计算方法，并通过示例进行演示。
3. 实验：让学生观察交流电的现象，测量交流电的最大值、有效值、频率、周期等物理量。
4. 讨论：让学生分组讨论交流电的实际应用，如家电、工业生产等。
5. 总结：对本节课的内容进行总结，强调交流电的物理意义和应用价值。
6. 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：通过提问的方式检查学生对交流电基本概念的理解。
2. 实验报告：评估学生在实验中对交流电物理量的测量方法和结果的准确性。
3. 作业完成情况：检查学生对交流电物理量计算方法的掌握程度。
七、教学反思1. 反思教学方法：根据学生的反馈，调整教学方法，以提高教学效果。
2. 反思教学内容：根据学生的掌握情况，适当调整教学内容，以满足学生的学习需求。
八、拓展与延伸1. 交流电与直流电的比较：让学生了解交流电和直流电的区别和应用。