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表征交变电流的物理量

教学目标

一、知识目标

1、复习上节课知识,并推出

2、理解交变电流的周期、频率含义,掌握它们相互间关系,知道我国生产和生活用电的周期(频率)的大小.

3、理解交变电流的最大值和有效值的意义,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.

4、能利用有效值定义计算某些交变电流的有效值

二、能力目标

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.

6、培养学生的实际动手操作能力.

三、情感目标

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.

教学建议

教材分析及相关教法建议

1、要让学生知道,由于交变电流的电压、电流等的大小和方向都随时间作周期性变化,就需要多一些物理量来描述它不同方面的特性.如:周期和频率表示交变电流周期性变化的快慢,最大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.

2、交变电流的有效值表示交变电流产生的平均效果,是教学的重点,也是教学的难点.首先要使学生明白引入有效值的必要:由于交变电流的大小和方向随时间变化,它产生的效果也随时间而变化,而实用中常常只要知道它的平均效果就可以了.为此引入有效值的概念;进而让学生知道怎样衡量交变电流的平均效果,即用与交变电流有相同热效应的直流来表示交变电流的平均效果,从而明确有效值的物理意义.

3、要让学生知道,提到交变电流的电压、电流、电动势时,如果不加特别说明,通常指的都是交变电流的有效值,电表测量的数值,也都是有效值.

正弦电流的有效值和最大值的关系,课本中是直接给出的,不要求加以证明.但它十分有用,应要求学生记住.还要让学生明确地知道,这一关系只对正弦式电流成立,对其他波形的交变电流并不成立。

教学重点、难点、疑点及解决办法

1、交变电流有效值概念既是重点又是难点,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使学生感到困难,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。

教学设计方案

表征交变电流物理量

教学目的:

l、掌握表征交变电流大小物理量.

2、理解有效值的定义并会用它解决相关问题.

3、掌握表征交变电流变化快慢的物理量.

教学重点:表征交流电的几个物理量,特别是“有效值”

教学难点:有效值的理解

教学方法:启发式综合教学法

教学用具:幻灯片、交流发电机模型、演示电流表、

教学过程:

一、知识回顾

(一)、交变电流:

大小和方向都随时间作周期性变化的电流叫做交变电流,简称交流.如图所示(b)、(c)、(e)所示电流都属于交流,其中按正弦规律变化的交流叫正弦交流.如图(b)所示.而(a)、(d)为直流,其中(a)为恒定电流.

(二)、正弦交流的产生及变化规律.

1、产生:当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时,线圈中产生的交流是随时间按正弦规律变化的.即正弦交流.

2、中性面:匀速旋转的线圈,位于跟磁感线垂直的平面叫做中性面.这一位置穿过线圈的磁通量最大,但各边都未切割磁感线,或者说这时线圈的磁通量变化率为零,线圈中无感应电动势.

3、规律:

(1)函数表达式:匝面积为的线圈以角速度转动,从中性面开始计时,则.用表示峰值,则在纯电阻电路中,

电流:

电压:

(2)图象表示:

二、新课教学:

1、表征交变电流大小物理量

①瞬时值:对应某一时刻的交流的值,用小写字母表示,

②峰值:即最大的瞬时值用大写字母表示,,

,

注意:线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动时,所产生感应电动势的峰值为,即仅由匝数,线圈面积,磁感强度和角速度四个量决定.与轴的具体位置,线圈的形状及线圈是否闭合都是无关的.

③有效值:

ⅰ、意义:描述交流电做功或热效应的物理量

ⅱ、定义:跟交流热效应相等的恒定电流的值叫做交流的有效值.

ⅲ、正弦交流的有效值与峰值之间的关系是.

注意:正弦交流的有效值和峰值之间具有的关系,非正弦(或余弦)交流无此关系,但可按有效值的定义进行推导,如对于正负半周最大值相等的方波电流,其热效应和与其最大值相等的恒定电流是相同的,因而其有效值即等于其最大值.即

ⅳ、交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值;交流电流表和交流电压表的读数是有效值.对于交流电若没有特殊说明的均指有效值.

ⅴ、在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值.

④峰值、有效值、平均值在应用上的区别.

峰值是交流变化中的某一瞬时值,对纯电阻电路来说,没有什么应用意义.若对含电容电路,在判断电容器是否会被击穿时,则需考虑交流的峰值是否超过电容器的耐压值.

交流的有效值是按热效应来定义的,对于一个确定的交流来说,其有效值是一定的.而平均值是由公式确定的,其值大小由某段时间磁通量的变化量来决定,在不同的时间段里是不相同的.如对正弦交流,其正半周或负半周的平均电动势大小为:

,而一周期内的平均电动势却为零.在计算交流通过电阻产生的热功率时,只能用有效值,而不能用平均值.在计算通过导体的电量时,只能用平均值,而不能用有效值.

在实际应用中,交流电器铭牌上标明的额定电压或额定电流都是指有效值,交流电流表和交流电压表指示的电流、电压也是有效值,解题中,若题示不加特别说明,提到的电流、电压、电动势都是指有效值.

2、表征交变电流变化快慢的物理量

①周期:电流完成一次周期性变化所用的时间.单位:s.

②频率:一秒内完成周期性变化的次数.单位:HZ.

③角频率:就是线圈在匀强磁场中转动的角速度.单位:rad/s.

④、角速度、频率和周期的关系:

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.当线圈在匀强磁场中匀速转动时,线圈磁通量也是按正弦(或余弦)规律变化的,若从中性面开始计时,时,磁通量最大,应为余弦 函数,此刻变化率为零(切线斜率为零),时,磁通量为零,此刻变化率最大(切线斜率最大),因此从中性面开始计时,感应电动势的瞬时表达式是正弦函数,如上图(a)(b)所示分别是

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