3.1交变电流的特点 教案 -2021-2022学年高二上学期物理鲁科版选修3-2

第3章 交 变 电 流 第1节 交变电流的特点 ［教学目标］： 1．物理观念： (1). 理解交变电流的周期、频率的含义，掌握它们之间的关系 (2)．理解交变电流最大值和有效值的意义，知道它们之间的关系 (3)．能利用有效值的定义计算某些交变电流的有效值； 2．科学思维 (1)能用等效法描述交变电流的有效值。 （2）通过实验和例题，掌握最大值和有效值的概念。 （3） 弄清表征交变电流物理量的含义。 3．科学态度与责任 通过学习体会描述事物的复杂性，树立科学的学习和认识事物的态度。 ［教学重点］：交变电流的有效值的概念； ［教学难点］：交变电流有效值概念的理解及应用及有效值的定义进行计算 ［教学器材］：示波器、电容器、多用电表、手摇发电机、灯泡等 ［教学方法］：讲授、演示实验 ［教学过程］： （一）引入新课 由课本中的《两种电源》中引出：直流的电压，电流都是恒定的，都不随时间变化，要描述直流电只用电压和电流就足够了，而交变电流的电流和电压都随时间作周期性变化，因此要描述它，需要更多的物理量，这节课我们就来学习表征交变电流的物理量 （二）预学检测： 1．我国工农业生产和生活所用的交流电，周期是----秒，频率是-----。 电流方向在1内改变-----次。 2．正弦交流电的电流，电压最大值与有效值之间的关系？ 3. 电容器的耐压值指的是有效值还是最大值? 4．根据下面的图像信息可知什么？ （三）进行新课 1.恒定电流和交变电流的比较 [教法] 演示课本44页实验，得出恒定电流与交变电流的定义。 或让学生自己看书讨论，归纳出知识点 直流电:方向不随时间变化的电流叫做直流电. 恒定电流：电流的大小方向都不随时间变化的电流叫做恒定电流. 交变电流：电流的大小方向随时间做周期性变化的电流叫做交变电流. 归纳小结：[直流电和交流电的区别]： （1） 方向是否随时间变化 （2） 直流电源有正负极，交流电源没有正负极。 2.交变电流的周期和频率（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. 用T表示,单位: 秒.符号:S （1） 频率：交流电在1秒内完成周期性变化的次数叫做交变电流的频率. 用f表示,单位：赫兹，符号：Hz （3）周期与频率的关系：　　T＝1/f　或　f＝1/T 指出：我国工农业生产和生活所用的交流电，周期是0.02秒，频率是50Hz。 电流方向在1内改变100次。大小和方向随时间按正弦规律变化，这种电流叫做正弦式交变电流。 3．交变电流的最大值和有效值 （1）．交变电流的的最大值 交变电流的最大值（Em、Um、Im）:交变电流在一个周期内所能达到的最大值。可以表示交变电流的强弱或电压高低。 （2）．交变电流的有效值 交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的。 让恒定电流和交变电流分别通过阻值相同的电阻，如果它们在相同的时间内，产生的热量相等，就把这一恒定电流的数值规定为这个交变电流的有效值。 有效值表示交变电流产生的平均效果。只要与交变电流有相同的热效应的恒定电流，其数值就可以表示交变电流的有效值。 （3） 正弦交流电的有效值和最大值之间的关系是 　　　 强调：①在定义有效值时要注意三同：相同电阻、相同时间、产生相同热量。 ②各类用电器铭牌所示的值均为有效值。 　 ③各类交流电表所测得的值也均为有效值。 　 ④凡是没有说明的，所指的值均为有效值。 （四）．[重难点突破]交变电流有效值计算方法； 1．公式法 利用E＝、U＝、I＝计算，只适用于正(余)弦式交变电流。 2．利用有效值的定义计算(非正弦式电流) 计算时“相同时间”至少取一个周期或为周期的整数倍，热效应相同，等效的不变的电流，电压 3．利用能量关系 当有电能和其他形式的能转化时，可利用能的转化和守恒定律来求有效值。 [几种典型交变电流的有效值] [教法:学生可以参看创新设计P36页表格] 电流名称 电流图象 有效值 正弦式 交变电流 I＝ 正弦式 半波电流 I＝ 正弦式 单向脉 冲电流 I＝ 矩形 脉冲电流 I＝Im 非对称性 交变电流 I＝ （五）．例题精讲　 例1：求如图所示的交变电流的有效值，其中每个周期的后半周期的图象为半个周期的正弦曲线。 解：从t＝0开始的任意一个周期内，前半周期是大小不变的直流电，为，后半周期是有效值为的交变电流。 即 解得 例2：如图所示，表示一交流电的电流随时间而变化的图像，此交流电的有效值是 A．5 A　　　　　　B．3.5 A C．3.5 A D．5 A 解析：选D　交流电的有效值是根据其热效应定义的， 它是从电流产生焦耳热相等的角度出发，使交流电与 恒定电流等