§5.2《描述交变电流的物理量》导学案

2012年下学期高二物理 选修3-2导学案 使用时间2012/12/10 编制：潘志能 审核：黄正明 包科领导签字：王润喜 小组： 姓名： 组内评价： 教师评价：

§5.2《描述交变电流的物理量》导学案

【知识目标】

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.

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. 【教学重点】: 交变电流有效值概念.

【教学难点】: 交流电有效值概念及计算.

【学法指导与使用说明】：认真阅读课本，以重要的概念和结论用红笔做上记号，对不理解的内容用黑笔做记号，对存在的问题在我的疑惑中提出，供合作探究时讨论。书看懂后再独立完成导学案。

【知识准备】

（1） 叫做交变电流，简称交流。 针对训练.下图哪些是交变电流？哪些是恒定电流？

（2）正弦交流电是怎样产生的？

【预习案】

1.周期和频率

⑴周期：交变电流完成 所需的时间，通常用 表示，单位是 。 角速度与频率的关系为 。

⑵频率：交变电流在 内完成周期性变化的次数，通常用 表示，单位是 。

角速度与频率之间关系是 。

⑶周期和频率的关系： 。（ 注：转速n的单位是转每秒(r/s) ） （4）我国工农业及生活用电的周期为0.02s，频率为50Hz，电流方向每秒改变 次． 2．峰值（最大值）和有效值

⑴峰值：交变电流在一个周期内电流或电压所能达到的 。

★①最大值在实际中有一定的指导意义，所有使用交流的用电器，其最大耐压值应大于其使用的交流电压的最大值，电容器上的标称电压值是电容器两极间所允许电压的最大值．

★②线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速旋转时，电动势的最大值Em= ．

⑵有效值：根据电流的 来规定。让交变电流和恒定电流通过相同的 ，如果它们在一个周期内产生 ，则这个恒定电流I、电压U叫做这个交流电流的有效值。 人们常说的家庭电路的电压是220V指的是它的

⑶正弦交变电流的有效值和峰值之间的关系：I= ，U= 。

注意：任何交变电流都有有效值，但上述关系只限于正弦交变电流，对其他形式的交变电流并不适用．

3、最大值、有效值和平均值的应用

①求电功、平均电功率以及确定保险丝的熔断电流等物理量时，要用 值计算，

②求一段时间内通过导体横截面的电量时要用 值，q?It=E??Rt=nR

③在考虑电容器的耐压值时，则应根据交流电的 值 4、相位

如图所示，甲、乙两交流电的表达式分别为：u甲＝ ；

u乙＝ ，其中“ωt＋Φ”叫做交变电

流的 Φ是t＝0时的相位，叫做交变电流的 ．

【预习自测】

1．由交变电动势的瞬时表达式e?102?sin4?tV可知（ ） A．此交流的频率是4?Hz． B．此交流的周期是0.5s．

C．此交流电动势的有效值10V． D．t?0.5s时，该交流电动势达最大值． 2．有一交变电流如下图所示，则由此图象可知( )

A．它的周期是0.8 s B．它的峰值是4 A

C．它的有效值是22 A D．它的频率是0.8 Hz

3．标有“250 V 0.5 μF”字样的电容器能接入下面哪个电路中使用( )

A．220sin 100πt V B．220 V照明电路中 C．380sin 100πt V D．380 V动力电路中

我的疑惑： 【探究案】 探究点一：周期和频率

问题1.交变电流为什么要选周期性来描述呢？用什么来描述周期性变化的快慢呢？它们关系如何？各自单位是什么？

问题2. 描述交变电流变化快慢的物理量除周期，频率外，还有什么物理量？那它们间又有什么关系呢

探究点二：交变电流的“四值”

问题1.什么是交变电流的瞬时值？交变电流不同时刻，瞬时值不同，但我们用什么来表示交变电流平均的效果呢？

问题2.如何定义交变电流的电流有效值呢？正弦式交变电流的有效值与最大值间有什么关系呢？

问题3.如果电流不是正余弦变化的，必须根据什么来求解有效值呢？交变电流有效值是表示交变电流产生的热效应的平均效果，就是平均值吗？

问题4.交变电流“四值”对比表格

2012年下学期高二物理 选修3-2导学案 使用时间2012/12/10 编制：潘志能 审核：黄正明 包科领导签字：王润喜 小组： 姓名： 组内评价： 教师评价：

物理含义 重要关系 适用情境 瞬时值 峰值 有效值 平均值 针对训练. 如图所示的电流通过一个R=1Ω的电阻，它不是恒定电流。

(a) 怎样计算通电1s内电阻R中产生的热量?

（b）如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过电阻R，也能在1s内产生同样的热，这个电流是多大?

探究点三：我国生产和生活用电的周期（频率）的大小

问题1.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 ，交流电流表和交流电压表指示的电流、电压也是 值，解题中，若题示不加特别说明，提到的电流、电压、电动势时，都是指 值。

问题2．某用电器两端允许加的最大直流电压是100 V，能否把它接在交流电压100 V的电路里？为什么？

问题3．照明用交流电压是200 V，动力提供线路的电压是380 V，它们的有效值、最大值各是多少？若用电压表测，测得值各是多大？

针对训练.我国生活用电的规律表达式为：u?2202Sin(100?t) V （1）试说说其电压的峰值、有效值、周期、频率（2）一秒内电压方向改变几次、出现几次峰值（3）画出一个周期内的电压图像

探究点四：交变电流的周期、频率及四值的计算

问题1. 交流发电机矩形线圈边长ab=cd=0.4 m，bc=ad=0.2 m，共50匝，线圈电阻r=1 Ω，线圈

在B=0.2 T的匀强磁场中，绕垂直磁场方向的轴OO′以100πr/s转速匀速转动，外接电阻9 Ω，如图所示.求：（1）电压表读数；（2）电阻R上电功率

问题2. 如图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=

1300s时刻电压瞬时值为______V．此时穿过线圈平面磁通量的变化率为______V ．此时线圈平面与中性面的夹角为________ ．

问题3.如图所示，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 ?。线圈在B=0.2T的 匀强磁场中，绕垂直磁场方向的轴OO’以

100? r/s的转速

匀速转动，外接电阻R=9?。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？

我的收获：

2012年下学期高二物理 选修3-2导学案 使用时间2012/12/10 编制：潘志能 审核：黄正明 包科领导签字：王润喜 小组： 姓名： 组内评价： 教师评价： 【训练案】

1、关于正弦交流电的有效值，正确的说法是 8、如图5-2-4所示，为一交变电流随时间变化的关系图线，试求其交变电流的有效值。 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=10sinωt V 的交流电 源上，它的发热功率是

A．0.25P B．0.5P C．P D．2P 3、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．20V B．7.1V C．10V D．14V

4、如图所示，交变电流电源的电压是6 V，它跟电阻R1、R2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U2和电压表示数U1分别为

A．U1=62 V B．U2=6 V C．U1=6 V

D．U2≥62V

5、电阻R1、R2交流电源按照图所示方式连接，R1=10?，R2=20?。合上开关后S后，通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图5-2-2所示。 图5-2-2

A．通过R1的电流的有效值是1.2A B．R1两端的电压有效值是6V C．通过R2的电流的有效值是1.22A D．R2两端的电压有效值是62V 6、一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动， 从线圈经过中性面算起,再转动30°时， 产生的电动 势的瞬时值为102V， 则该线圈产生的感应电动势的有效值是_____。

7、两个相同电阻分别通以图5-2-3所示两种电流，在一个周期内产生的热量QA∶QB= 图5-2-3 图5-2-4