5.2描述交变电流的物理量（教案）-高中物理人教版选修3-2
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描述交变电流的物理量
重/难点
重点：交流电的有效值、最大值、频率、周期的理解。
难点：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。
重/难点分析
重点分析：周期或频率表示交变电流变化的快慢。有效值表示交变电流的热效应。正弦交变电流有效值与最大值存在着一定的关系，正弦交流电的有效值跟最大值之间的关系是： ， 。
难点分析：交变电流的有效值是根据电流的热效应规定的：让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值。通常所说交流电压、电流是用电压表、电流表测得的，都是指有效值。用电器上所标电压、电流值也是指有效值。在计算交流电通过导体产生热量、热功以及确定保险丝的熔断电流时，只能用有效值。
突破策略
1．交变电流的周期和频率。
（1）周期：我们把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。周期用T表示，单位是s。
（2）频率：交变电流在1s内完成周期性变化的次数，叫做交变电流的频率。频率用f表示，单位是Hz。
（3）周期和频率的关系是： 。
说明：
① 我国工农业生产和日常生活中用的交变电流周期是0.02S，频率是50Hz，电流方向每秒钟改变100次。
② 交变电流的周期和频率跟发电机转子的角速度有关。越大，周期越短、频率越高。
２．交变电流的最大值（，，）
交变电流的最大值是交变电流在一个周期内所能达到的最大数值，可以用来表示交变电流的电流或电压变化幅度。
电容器的耐压值是指能够加在它两端的最大电压，若电源电压的最大值超过耐压值,电容器可能被击穿。但是交流电的最大值不适于表示交流电产生的效果，在实际中通常用有效值表示交流电流的大小。
3. 有效值（E、I、U）
让交流电和直流电通过同样的电阻，如果它们在相同时间内产生热量相等，把直流电的值叫做交流电的有效值。通常用大写字母U、I、E表示有效值。正弦交流电的有效值与最大值的关系，。
强调：
（1）各种使用交变电流的电器设备上所示值为有效值。
（2）交流电表（电压表或电流表）所测值为有效值。
（3）计算交变电流的功、功率、热量等用有效值。
例1．表示交变电流随时间变化图象如图所示，则交变电流有效值为
A．A B.5 A
C. A D.3.5 A
解析：设交变电流的有效值为I，据有效值的定义，得
解得I=5 A
综上所述应选择B。
例2. 交流发电机矩形线圈边某某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 r/s转速匀速转动，外接电阻9Ω，如图所示.求：
（1）电压表读数；
（2）电阻R上电功率.
解析：（1）线圈在磁场中产生：
=NBSω=50×0.2×0.4×0.2× ×2π V=160 V
I= A=8 A
U=IR=72V=101.5 V
（2）P=UI=72 ×8 W=1152 W
例3. 一电压U0=10 V的直流电通过电阻R在时间t内产生的热量与一交变电流通过R/2时在同一时间内产生的热量相同，则该交流电的有效值为多少？
解：根据t时间内直流电压U0在电阻R上产生的热量与同一时间内交流电压的有效值U在电阻R/2上产生的热量相同，则
3.在图示电路中，已知交流电源电压u=200si 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 期内产生的热量相当于直流电产生热量的，这里t是一个周期内脉动时间。由 或（）T=（）T,得I矩=Im，U矩=Um.当=1/2时，I矩=Im，U矩=Um。
（5）非对称性交流电有效值
假设让一直流电压U和如图所示的交流电压分别加在同一电阻上，交变电流在一个周期内产生的热量为，直流电在相等时间内产生的热量
Q2=T，根据它们的热量相等有
得
，同理有。
突破反思
多引导学生，以探究式教学为主，多引用生活和生产中的实例，让学生有亲切感，便于接受，并注重知识的前后联系，形成知识的网路，便于理解和记忆。突破交变电流各物理量之间的联系，以及对它们的理解和应用这一重难点。
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