2009届高三第一轮复习20——交变电流 教案20
高三物理高考第一轮复习课件：交变电流的产生和描述
通量的变化率最大,产生的感应电动势也最大,原因是 此时线圈的两边框垂直切割磁感线,产生的感应电动 势为最大值.
热点二 对交变电流有效值的理解 1.交变电流的“四值”的比较
物理量 瞬时值
物理 含义
重要 关系
交变电流 某一时刻 的值
e=Emsin ωt i=Imsin ωt
=0.02 s
线圈匀速转动一周,外力做功大小等于电功的大小,即
W=I2(R+r)T=( E )2(R+r)T Rr
代入数据得W=98.6 J
(4)从t=0起转过90°的过程中,Δt内流过R的电荷量 q= NΦtNBS N1 B l2 l
(Rr)t Rr Rr 代入数据得q=0.1 C.
答案 (1)adcba (2)e=314cos 100πt V
第十章 交变电流 传感器
第1课时 交变电流的产生和描述 变压器 考点自清
一、交变电流的产生和变化规律 1.交变电流
大小和 方向都随时间做 周期性 变化的电流,叫做 交变电流,简称交流（AC）.
2.正弦式交变电流（如图1所示）
图1
（1）定义:按 正弦规律 变化的交变电流.
（2）产生:将闭合矩形线圈置于匀强 磁场中,并绕 垂
变化,且最大感应电动势Em=nBabω,所以感应电动势 的瞬时值表达式为e=nBabωsin ωt.
(3) En Φ t nπB2 / (a) b2nπBab
(4)i=
e
nBasbinπ
3
3nBab
Rr Rr
2(Rr)
答案 (1)自下而上 (2)e=nBabωsin ωt
(3) 2nBab
交变电流教案
第一节交变电流的产生教学目的：I、交变电流的产生即变化规律。
2、会用公式和图像表示交变电流。
3、培养学生观察实验能力和思维能力。
教学准备：交流发电机模型、演示电流表、教学过程：一、知识回顾教师：如何产生感应电流？请运用电磁感应的知识，设计一个发电机模型。
学生设计：让矩形线圈在匀强磁场中匀速转动。
二、新课教学：1交变电流的产生[演示1]:出示手摇发电机模型，并连接演示电流表当线圈在磁场中转动时，电流表的指针随着线圈的转动而摆动，线圈每转动一一周指针左右摆动一次。
表明：电流强度的大小和方向都做周期性的变化，这种电流叫交流电。
2、交变电流的变化规律(a) (b) (c> (d) (e)[演示2]:矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的四个过程分析：线圈be、da始终在平行磁感线方向转动，因而不产生感应电动势，只起导线作用。
（1）线圈平面垂直于磁感线（a图），ab、ed边此时速度方向与磁感线平行，线圈中没有感应电动势，没有感应电流。
教师强调指出：这时线圈平面所处的位置叫中性面。
中性面的特点：线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，感应电动势最小为零，感应电流为零。
（2）当线圈平面逆时针转过 900时（b图），即线圈平面与磁感线平行时， ab、ed边的线速度方向都跟磁感线垂直，即两边都垂直切割磁感线，这时感应电动势最大，线圈中的感应电流也最大。
（3）再转过900时（c图），线圈又处于中性面位置，线圈中没有感应电动势。
4）当线圈再转过90°时，处于图d位置，ab、ed边的瞬时速度方向，跟线圈经过图（b）位置时的速度方向相反，产生的感应电动势方向也跟在（图b）位置相反。
（5）再转过900线圈处于起始位置（e图），与a图位置相同，线圈中没有感应电动势。
小结：线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次，因此线圈转动一周，感应电流的方向改变两次。
提出问题：线圈中的感应电动势的大小如何变化呢？在场强为B的匀强磁场中，矩形线圈边长为L,逆时针绕中轴匀速转动，角速度为3,从中性面开始计时，经过时间 t。
人教版高中物理选修1教案 交变电流
第三节、交变电流教学目标：1、理解交变电流是怎样产生的。
2、定性了解交流的变化规律及其图像表示和主要特征物理量。
3、知道交流能通过电容器的原因，了解交流这一特性在电子技术中的应用。
4、初步了解发电机、交变电流的发明和利用对促进人类社会进步的作用，进一步体验科学、技术与社会生活之间的密切关系。
教学过程：一、交流发电机说明：交流发电机是由定子和转子构成，有的发电机的磁体转动，线圈不动；有的发电机的磁体转动，线圈不动。
问：无论是线圈转动，还是磁体转动，转子的作用是什么？（转子的转动使得穿过线圈的磁通量发生变化)演示实验实验仪器：交流发电机、电灯、电流表实验过程：将交流发电机、电灯、电流表连接成电路，摇动交流发电机，观察电灯的亮度有什么变化？电流表的示数有什么变化？实验结果：电灯的亮度忽明忽暗，电流表的指针忽左忽右实验结论：发电机发出的电流大小和方向都在不断变化，大小、方向随时间做周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流。
各种电池供给的电流只沿一个方向流动，叫做直流二、交流的变化规律演示实验：实验仪器：示波器、小灯泡、导线、学生电源实验过程：将示波器和灯泡并联接入电路中，用示波器演示加在灯泡两端的电压实验现象：显示的电压图象为正弦曲线说明：严格的数学分析表明，电网中的交变电流，它的电流、电压随时间按正弦函数的规律变化，这样的电流称之为正弦式电流问：如何表示正弦式电流在某一时刻的电流、电压？（i = Imsinωt u =Umsinωt）说明：Im、Um分别是电流和电压的最大值，叫做交流的峰值说明：交变电流的大小和方向在不断地变化，我们把交流完成一次周期性变化所用的时间叫做交流的周期，通常用T 表示，它的单位是秒。
交流在1s 内发生周期性变化的次数，叫做交流的颇率通常用f表示，它的单位是赫兹，简称赫，符号是Hz 。
问：频率和周期有怎样的关系？（T＝1/f）说明：我国使用的交变电流，频率是50 Hz三、交流的有效值说明：交变电流有电压最大值和电流最大值，但如果按照峰值来标志交流的大小，存在许多不合理的因素。
【最新】高考物理一轮复习考点归纳：专题《交变电流》
最新高考物理一轮复习知识考点专题一《交变电流》第一节交变电流的产生和描述【基本概念、规律】一、交变电流的产生和变化规律1．交变电流大小和方向随时间做周期性变化的电流．2．正弦交流电(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动．(2)中性面①定义：与磁场方向垂直的平面．②特点：线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零．线圈每经过中性面一次，电流的方向就改变一次．(3)图象：用以描述交变电流随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图象为正弦曲线．二、描述交变电流的物理量1．交变电流的周期和频率的关系：T＝1 f.2．峰值和有效值(1)峰值：交变电流的峰值是它能达到的最大值．(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等，则这个恒定电流I、恒定电压U就是这个交变电流的有效值．(3)正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系I＝I m2，U＝U m2，E＝E m2.3．平均值：E＝n ΔΦΔt＝BL v.【重要考点归纳】考点一交变电流的变化规律1．正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)函数图象磁通量Φ＝Φm cos ωt ＝BS cos ωt电动势e＝E m sin ωt ＝nBSωsin ωt电压u＝U m sin ωt ＝RE mR＋rsin ωt电流i＝I m sin ωt ＝E mR＋rsin ωt2.(1)线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ最大，ΔΦΔt＝0，e＝0，i＝0，电流方向将发生改变．(2)线圈平面与中性面垂直时，S∥B，Φ＝0，ΔΦΔt最大，e最大，i最大，电流方向不改变．3.解决交变电流图象问题的三点注意(1)只有当线圈从中性面位置开始计时，电流的瞬时值表达式才是正弦形式，其变化规律与线圈的形状及转动轴处于线圈平面内的位置无关．(2)注意峰值公式E m＝nBSω中的S为有效面积．(3)在解决有关交变电流的图象问题时，应先把交变电流的图象与线圈的转动位置对应起来，再根据特殊位置求特征解．考点二交流电有效值的求解1．正弦式交流电有效值的求解利用I＝I m2，U＝U m2，E＝E m2计算．2．非正弦式交流电有效值的求解交变电流的有效值是根据电流的热效应(电流通过电阻生热)进行定义的，所以进行有效值计算时，要紧扣电流通过电阻生热(或热功率)进行计算．注意“三同”：即“相同电阻”，“相同时间”内产生“相同热量”．计算时“相同时间”要取周期的整数倍，一般取一个周期．考点三交变电流的“四值”的比较物理含义重要关系适用情况瞬时值交变电流某一时刻的值e＝E m sin ωt计算线圈某一时刻的受力情况峰值最大的瞬时值E m＝nBSωI m＝E mR＋r确定用电器的耐压值，电容器的击穿电压有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流值E＝E m2U＝U m2I＝I m2(1)计算与电流热效应相关的量(如功率、热量)(2)交流电表的测量值(3)电器设备标注的额定电压、额定电流(4)保险丝的熔断电流平均值交变电流图象中图线与时间轴所夹面积与时间的比值E＝ΔΦΔtI＝ER＋r计算通过电路截面的电荷量1.书写交变电流瞬时值表达式的基本思路(1)求出角速度ω，ω＝2πT＝2πf.(2)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图象读出或由公式E m＝nBSω求出相应峰值．(3)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式．①线圈从中性面位置开始转动，则i－t图象为正弦函数图象，函数式为i＝I m sin ωt.②线圈从垂直中性面位置开始转动，则i－t图象为余弦函数图象，函数式为i＝I m cos ωt第二节变压器远距离输电【基本概念、规律】一、变压器原理1．工作原理：电磁感应的互感现象．2．理想变压器的基本关系式(1)功率关系：P入＝P出．(2)电压关系：U1U2＝n1n2，若n1>n2，为降压变压器；若n1<n2，为升压变压器．(3)电流关系：只有一个副线圈时，I1I2＝n2n1；有多个副线圈时，U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋U n I n.二、远距离输电1．输电线路(如图所示)2．输送电流(1)I ＝P U .(2)I ＝U －U ′R .3．电压损失 (1)ΔU ＝U －U ′. (2)ΔU ＝IR . 4．功率损失 (1)ΔP ＝P －P ′.(2)ΔP ＝I 2R ＝⎝⎛⎭⎫P U 2R ＝ΔU2R. 【重要考点归纳】考点一 理想变压器原、副线圈关系的应用 1．基本关系(1)P 入＝P 出，(有多个副线圈时，P 1＝P 2＋P 3＋……) (2)U 1U 2＝n 1n 2，有多个副线圈时，仍然成立． (3)I 1I 2＝n 2n 1，电流与匝数成反比(只适合一个副线圈) n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3＋……(多个副线圈)(4)原、副线圈的每一匝的磁通量都相同，磁通量变化率也相同，频率也就相同． 2．制约关系(1)电压：副线圈电压U 2由原线圈电压U 1和匝数比决定． (2)功率：原线圈的输入功率P 1由副线圈的输出功率P 2决定． (3)电流：原线圈电流I 1由副线圈电流I 2和匝数比决定． 3.关于理想变压器的四点说明： (1)变压器不能改变直流电压．(2)变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的频率． (3)理想变压器本身不消耗能量．(4)理想变压器基本关系中的U 1、U 2、I 1、I 2均为有效值． 考点二 理想变压器的动态分析 1.匝数比不变的情况(如图所示) (1)U 1不变，根据U 1U 2＝n 1n 2可以得出不论负载电阻R 如何变化，U 2不变．(2)当负载电阻发生变化时，I 2变化，根据I 1I 2＝n 2n 1可以判断I 1的变化情况．(3)I 2变化引起P 2变化，根据P 1＝P 2，可以判断P 1的变化．2.负载电阻不变的情况(如图所示) (1)U 1不变，n 1n 2发生变化，U 2变化．(2)R 不变，U 2变化，I 2发生变化．(3)根据P 2＝U 22R 和P 1＝P 2，可以判断P 2变化时，P 1发生变化，U 1不变时，I 1发生变化．3.变压器动态分析的思路流程考点三 关于远距离输电问题的分析 1．远距离输电的处理思路对高压输电问题，应按“发电机→升压变压器→远距离输电线→降压变压器→用电器”这样的顺序，或从“用电器”倒推到“发电机”一步一步进行分析．2．远距离高压输电的几个基本关系(以下图为例)：(1)功率关系：P 1＝P 2，P 3＝P 4，P 2＝P 损＋P 3. (2)电压、电流关系：U 1U 2＝n 1n 2＝I 2I 1，U 3U 4＝n 3n 4＝I 4I 3U 2＝ΔU ＋U 3，I 2＝I 3＝I 线． (3)输电电流：I 线＝P 2U 2＝P 3U 3＝U 2－U 3R 线. (4)输电线上损耗的电功率： P 损＝I 线ΔU ＝I 2线R 线＝⎝⎛⎭⎫P 2U 22R 线．3.解决远距离输电问题应注意下列几点 (1)画出输电电路图．(2)注意升压变压器副线圈中的电流与降压变压器原线圈中的电流相等． (3)输电线长度等于距离的2倍． (4)计算线路功率损失一般用P 损＝I 2R 线．【思想方法与技巧】特殊变压器问题的求解一、自耦变压器高中物理中研究的变压器本身就是一种忽略了能量损失的理想模型，自耦变压器(又称调压器)，它只有一个线圈，其中的一部分作为另一个线圈，当交流电源接不同的端点时，它可以升压也可以降压，变压器的基本关系对自耦变压器均适用．二、互感器分为：电压互感器和电流互感器，比较如下：电压互感器电流互感器原理图原线圈的连接并联在高压电路中串联在大电流电路中副线圈的连接连接电压表连接电流表互感器的作用将高电压变为低电压将大电流变为小电流利用的公式U1U2＝n1n2I1n1＝I2n2对于副线圈有两个及以上的理想变压器，电压与匝数成正比是成立的，而电流与匝数成反比的规律不成立．但在任何情况下，电流关系都可以根据原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率即P入＝P出进行求解．实验十一传感器的简单使用一、实验目的1．了解传感器的工作过程，探究敏感元件的特性．2．学会传感器的简单使用．二、实验原理闭合电路欧姆定律，用欧姆表进行测量和观察．三、实验器材热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、温度计、烧杯、冷水、热水、小灯泡、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线等．四、实验步骤1．研究热敏电阻的热敏特性(1)将热敏电阻放入烧杯中的水中，测量水温和热敏电阻的阻值(如实验原理图甲所示)．(2)改变水的温度，多次测量水的温度和热敏电阻的阻值，记录在表格中．2．研究光敏电阻的光敏特性(1)将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器连接好(如实验原理图乙所示)，其中多用电表置于“×100”挡．(2)先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值，并记录数据．(3)打开电源，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录．(4)用手掌(或黑纸)遮光时，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录．一、数据处理1．热敏电阻的热敏特性(1)画图象在右图坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线．(2)得结论热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，随温度的降低而增大．2．光敏电阻的光敏特性(1)探规律根据记录数据定性分析光敏电阻的阻值与光照强度的关系．(2)得结论①光敏电阻在暗环境下电阻值很大，强光照射下电阻值很小；②光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量．二、误差分析本实验误差主要来源于温度计和欧姆表的读数．三、注意事项1．在做热敏实验时，加开水后要等一会儿再测其阻值，以使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温．2．光敏实验中，如果效果不明显，可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔改变射到光敏电阻上的光的多少．3．欧姆表每次换挡后都要重新调零．专题二《静电场》第一节电场力的性质【基本概念、规律】一、电荷和电荷守恒定律1．点电荷：形状和大小对研究问题的影响可忽略不计的带电体称为点电荷．2．电荷守恒定律(1)电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分；在转移过程中，电荷的总量保持不变．(2)起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起电．二、库仑定律1．内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上．2．公式：F＝k q1q2r2，式中的k＝9.0×109 N·m2/C2，叫做静电力常量．3．适用条件：(1)点电荷；(2)真空．三、电场强度1．意义：描述电场强弱和方向的物理量．2．公式(1)定义式：E＝Fq，是矢量，单位：N/C或V/m.(2)点电荷的场强：E＝k Qr2，Q为场源电荷，r为某点到Q的距离．(3)匀强电场的场强：E＝U d.3．方向：规定为正电荷在电场中某点所受电场力的方向．四、电场线及特点1．电场线：电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向．2．电场线的特点(1)电场线从正电荷或无限远处出发，终止于负电荷或无限远处．(2)电场线不相交．(3)在同一电场里，电场线越密的地方场强越大．(4)沿电场线方向电势降低．(5)电场线和等势面在相交处互相垂直．3．几种典型电场的电场线(如图所示)【重要考点归纳】考点一对库仑定律的理解和应用1．对库仑定律的理解(1)F＝k q1q2r2，r指两点电荷间的距离．对可视为点电荷的两个均匀带电球，r为两球心间距．(2)当两个电荷间的距离r→0时，电荷不能视为点电荷，它们之间的静电力不能认为趋于无限大．2．电荷的分配规律(1)两个带同种电荷的相同金属球接触，则其电荷量平分．(2)两个带异种电荷的相同金属球接触，则其电荷量先中和再平分．考点二电场线与带电粒子的运动轨迹分析1．电荷运动的轨迹与电场线一般不重合．若电荷只受电场力的作用，在以下条件均满足的情况下两者重合：(1)电场线是直线．(2)电荷由静止释放或有初速度，且初速度方向与电场线方向平行．2．由粒子运动轨迹判断粒子运动情况：(1)粒子受力方向指向曲线的内侧，且与电场线相切．(2)由电场线的疏密判断加速度大小．(3)由电场力做功的正负判断粒子动能的变化．3.求解这类问题的方法：(1)“运动与力两线法”——画出“速度线”(运动轨迹在初始位置的切线)与“力线”(在初始位置电场线的切线方向)，从二者的夹角情况来分析曲线运动的情景．(2)“三不知时要假设”——电荷的正负、场强的方向(或等势面电势的高低)、电荷运动的方向，是题意中相互制约的三个方面．若已知其中的任一个，可顺次向下分析判定各待求量；若三个都不知(三不知)，则要用“假设法”分别讨论各种情况．考点三静电力作用下的平衡问题1.解决这类问题与解决力学中的平衡问题的方法步骤相同，只不过是多了静电力而已．2.(1)解决静电力作用下的平衡问题，首先应确定研究对象，如果有几个物体相互作用时，要依据题意，适当选取“整体法”或“隔离法”．(2)电荷在匀强电场中所受电场力与位置无关；库仑力大小随距离变化而变化．考点四带电体的力电综合问题解决该类问题的一般思路【思想方法与技巧】用对称法处理场强叠加问题对称现象普遍存在于各种物理现象和物理规律中，应用对称性不仅能帮助我们认识和探索某些基本规律，而且也能帮助我们去求解某些具体的物理问题．利用对称法分析解决物理问题，可以避免复杂的数学演算和推导，直接抓住问题的特点，出奇制胜，快速简便地求解问题．第二节电场能的性质【基本概念、规律】一、电场力做功和电势能1．电场力做功(1)特点：静电力做功与实际路径无关，只与初末位置有关．(2)计算方法①W＝qEd，只适用于匀强电场，其中d为沿电场方向的距离．②W AB＝qU AB，适用于任何电场．2．电势能(1)定义：电荷在电场中具有的势能，数值上等于将电荷从该点移到零势能位置时静电力所做的功．(2)静电力做功与电势能变化的关系：静电力做的功等于电势能的减少量，即W AB＝E p A－E p B＝－ΔE p.(3)电势能具有相对性．二、电势、等势面1．电势(1)定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值．(2)定义式：φ＝E p q.(3)相对性：电势具有相对性，同一点的电势因零电势点的选取不同而不同．2．等势面(1)定义：电场中电势相同的各点构成的面．(2)特点①在等势面上移动电荷，电场力不做功．②等势面一定与电场线垂直，即与场强方向垂直．③电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面．④等差等势面的疏密表示电场的强弱(等差等势面越密的地方，电场线越密)．三、电势差1．定义：电荷在电场中，由一点A移到另一点B时，电场力所做的功W AB与移动的电荷的电量q的比值．2．定义式：U AB＝W AB q.3．电势差与电势的关系：U AB＝φA－φB，U AB＝－U BA.4．电势差与电场强度的关系匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场方向的距离的乘积，即U AB＝Ed.特别提示：电势和电势差都是由电场本身决定的，与检验电荷无关，但电场中各点的电势与零电势点的选取有关，而电势差与零电势点的选取无关．【重要考点归纳】考点一电势高低及电势能大小的比较1．比较电势高低的方法(1)根据电场线方向：沿电场线方向电势越来越低．(2)根据U AB＝φA－φB：若U AB＞0，则φA＞φB，若U AB＜0，则φA＜φB.(3)根据场源电荷：取无穷远处电势为零，则正电荷周围电势为正值，负电荷周围电势为负值；靠近正电荷处电势高，靠近负电荷处电势低．2．电势能大小的比较方法(1)做功判断法电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增加(与其他力做功无关)．(2)电荷电势法正电荷在电势高处电势能大，负电荷在电势低处电势能大．考点二等势面与粒子运动轨迹的分析1．几种常见的典型电场的等势面比较电场等势面(实线)图样重要描述匀强电场垂直于电场线的一簇平面点电荷的电场以点电荷为球心的一簇球面等量异种点电荷的电场连线的中垂线上的电势为零等量同种正点电荷的电场连线上，中点电势最低，而在中垂线上，中点电势最高2.带电粒子在电场中运动轨迹问题的分析方法(1)从轨迹的弯曲方向判断受力方向(轨迹向合外力方向弯曲)，从而分析电场方向或电荷的正负；(2)结合轨迹、速度方向与静电力的方向，确定静电力做功的正负，从而确定电势能、电势和电势差的变化等；(3)根据动能定理或能量守恒定律判断动能的变化情况．考点三公式U＝Ed的拓展应用1．在匀强电场中U＝Ed，即在沿电场线方向上，U∝d.推论如下：(1)如图甲，C点为线段AB的中点，则有φC＝φA＋φB2.(2)如图乙，AB∥CD，且AB＝CD，则U AB＝U CD.2．在非匀强电场中U＝Ed虽不能直接应用，但可以用作定性判断．考点四电场中的功能关系1．求电场力做功的几种方法(1)由公式W＝Fl cos α计算，此公式只适用于匀强电场，可变形为W＝Eql cos α.(2)由W AB＝qU AB计算，此公式适用于任何电场．(3)由电势能的变化计算：W AB＝E p A－E p B.(4)由动能定理计算：W电场力＋W其他力＝ΔE k.注意：电荷沿等势面移动电场力不做功．2．电场中的功能关系(1)若只有电场力做功，电势能与动能之和保持不变．(2)若只有电场力和重力做功，电势能、重力势能、动能之和保持不变．(3)除重力、弹簧弹力之外，其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化．(4)所有外力对物体所做的功等于物体动能的变化．3.在解决电场中的能量问题时常用到的基本规律有动能定理、能量守恒定律和功能关系．(1)应用动能定理解决问题需研究合外力的功(或总功)．(2)应用能量守恒定律解决问题需注意电势能和其他形式能之间的转化．(3)应用功能关系解决该类问题需明确电场力做功与电势能改变之间的对应关系．(4)有电场力做功的过程机械能不守恒，但机械能与电势能的总和可以守恒．【思想方法与技巧】E－x和φ－x图象的处理方法1．E－x图象(1)反映了电场强度随位移变化的规律．(2)E＞0表示场强沿x轴正方向；E＜0表示场强沿x轴负方向．(3)图线与x轴围成的“面积”表示电势差，“面积”大小表示电势差大小，两点的电势高低根据电场方向判定．2．φ－x图象(1)描述了电势随位移变化的规律．(2)根据电势的高低可以判断电场强度的方向是沿x轴正方向还是负方向．(3)斜率的大小表示场强的大小，斜率为零处场强为零．3.看懂图象是解题的前提，解答此题的关键是明确图象的斜率、面积的物理意义．第三节电容器与电容带电粒子在电场中的运动【基本概念、规律】一、电容器、电容1．电容器(1)组成：由两个彼此绝缘又相互靠近的导体组成．(2)带电量：一个极板所带电量的绝对值．(3)电容器的充、放电充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两板带上等量的异种电荷，电容器中储存电场能．放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中电场能转化为其他形式的能．2．电容(1)定义式：C＝Q U.(2)单位：法拉(F)，1 F＝106μF＝1012pF.3．平行板电容器(1)影响因素：平行板电容器的电容与正对面积成正比，与介质的介电常数成正比，与两极板间距离成反比．(2)决定式：C＝εr S4πkd，k为静电力常量．特别提醒：C＝QU⎝⎛⎭⎫或C＝ΔQΔU适用于任何电容器，但C＝εr S4πkd仅适用于平行板电容器．二、带电粒子在电场中的运动1．加速问题(1)在匀强电场中：W＝qEd＝qU＝12mv2－12mv2；(2)在非匀强电场中：W＝qU＝12mv2－12mv2.2．偏转问题(1)条件分析：不计重力的带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场．(2)运动性质：匀变速曲线运动．(3)处理方法：利用运动的合成与分解．①沿初速度方向：做匀速运动．②沿电场方向：做初速度为零的匀加速运动．特别提示：带电粒子在电场中的重力问题(1)基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或有明确的暗示以外，一般都不考虑重力(但并不忽略质量)．(2)带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力．【重要考点归纳】考点一平行板电容器的动态分析运用电容的定义式和决定式分析电容器相关量变化的思路1．确定不变量，分析是电压不变还是所带电荷量不变．(1)保持两极板与电源相连，则电容器两极板间电压不变．(2)充电后断开电源，则电容器所带的电荷量不变．2．用决定式C ＝εr S 4πkd 分析平行板电容器电容的变化． 3．用定义式C ＝Q U分析电容器所带电荷量或两极板间电压的变化． 4．用E ＝U d分析电容器两极板间电场强度的变化． 5.在分析平行板电容器的动态变化问题时，必须抓住两个关键点：(1)确定不变量：首先要明确动态变化过程中的哪些量不变，一般情况下是保持电量不变或板间电压不变．(2)恰当选择公式：要灵活选取电容的两个公式分析电容的变化，还要应用E ＝U d，分析板间电场强度的变化情况．考点二 带电粒子在电场中的直线运动1．运动类型(1)带电粒子在匀强电场中做匀变速直线运动．(2)带电粒子在不同的匀强电场或交变电场中做匀加速、匀减速的往返运动．2．分析思路(1)根据带电粒子受到的电场力，用牛顿第二定律求出加速度，结合运动学公式确定带电粒子的运动情况．(2)根据电场力对带电粒子所做的功等于带电粒子动能的变化求解．此方法既适用于匀强电场，也适用于非匀强电场．(3)对带电粒子的往返运动，可采取分段处理．考点三 带电粒子在电场中的偏转1．基本规律设粒子带电荷量为q ，质量为m ，两平行金属板间的电压为U ，板长为l ，板间距离为d (忽略重力影响)，则有(1)加速度：a ＝F m ＝qE m ＝qU md. (2)在电场中的运动时间：t ＝l v 0. (3)位移⎩⎪⎨⎪⎧ v x t ＝v 0t ＝l 12at 2＝y ， y ＝12at 2＝qUl 22mv 20d. (4)速度⎩⎪⎨⎪⎧v x ＝v 0v y ＝at ，v y ＝qUt md ， v ＝v 2x ＋v 2y ，tan θ＝v y v x ＝qUl mv 20d.2．两个结论(1)不同的带电粒子从静止开始经过同一电场加速后再从同一偏转电场射出时的偏转角度总是相同的．证明：由qU 0＝12mv 20及tan θ＝qUl mdv 20得tan θ＝Ul 2U 0d. (2)粒子经电场偏转后，合速度的反向延长线与初速度延长线的交点O 为粒子水平位移的中点，即O 到电场边缘的距离为l 2. 3．带电粒子在匀强电场中偏转的功能关系：当讨论带电粒子的末速度v 时也可以从能量的角度进行求解：qU y ＝12mv 2－12mv 20，其中U y ＝U dy ，指初、末位置间的电势差． 【思想方法与技巧】带电粒子在交变电场中的偏转1．注重全面分析(分析受力特点和运动特点)，找到满足题目要求所需要的条件．2．比较通过电场的时间t 与交变电场的周期T 的关系：(1)若t ≪T ，可认为粒子通过电场的时间内电场强度不变，等于刚进入电场时刻的场强．(2)若不满足上述关系，应注意分析粒子在电场方向上运动的周期性．对称思想、等效思想在电场问题中的应用一、割补法求解电场强度由于带电体不规则，直接求解产生的电场强度较困难，若采取割或补的方法，使之具有某种对称性，从而使问题得到简化．二、等效法求解电场中的圆周运动1.带电粒子在匀强电场和重力场组成的复合场中做圆周运动的问题是一类重要而典型的题型．对于这类问题，若采用常规方法求解，过程复杂，运算量大．若采用“等效法”求解，则过程往往比较简捷．2.等效法求解电场中圆周运动问题的解题思路：(1)求出重力与电场力的合力F 合，将这个合力视为一个“等效重力”．(2)将a ＝F 合m视为“等效重力加速度”． (3)将物体在重力场中做圆周运动的规律迁移到等效重力场中分析求解．。
高三物理第一轮复习进度
第五章
机械能
1、功功率
2、动能动能定理
3、机械能守恒定律
4、功能关系
5、探究动能定理
6、验证机械能守恒定律实验
9.13---9.25
月考前单元测试一次
九月月考内容为前五章（9.22----9.23）
（命题：周杨）
第六章
电场
1、库仑定律电场强度
2、电势能电势电势差
3、电场中的功能关系
4、电容器和电容电场中的导体
5、带电粒子在电场中的运动（1）
6、带电粒子在电场中的运动（2）
9.26—10.10
单元测试一次
综合测试一次
第七章
恒定电流
1、电流电动势欧姆定律
串、并联电路电阻定律
2、闭合电路的欧姆定律
3、焦耳定律电路中的能量逻辑电路
4、实验：测金属电阻率
5、实验：小灯泡
6、实验：电表的改装
7、实验：测量电源电动势和内阻
2、光的干涉衍射偏振测光的波长
3、电磁波相对论简介
12.11—12.15
单元测试一次
阶段综合
复习、巩固所学内容
迎接期末考试
12.16—元月
十二月月考内容为期末考试内容
（12.22---10.23）
（命题：靳青民）
期末前再练考两次
单元测试一次
第二章
力物体的平衡
1、力重力和弹力
2、摩擦力
3、力的合成与分解分解受力分析
4、共点力作用下物体的平衡
5、探究弹力与弹簧伸长的关系
6、探究力的平行四边形定则
8.4----8.15
单元测试一次
综合测试一次
第三章
牛顿运动定律
1、牛顿第一定律牛顿第三定律
高三物理一轮复习教学案交变电流 文档
高三物理一轮复习教学案交变电流复习要点1、交变电流的产生、变化规律及图象表达2、表征交变电的物理量、交变电的有效值3、电感和电容对交变电的影响4、变压器的构造、作用、原理5、理想变压器的理想化条件及规律6、远距离办理电二、难点剖析1、交变电流的几个基本问题（1）产生交变电流的基本原理：法拉第电磁感应定律。
（2）产生交变电流的基本方式（3）交变电流的规律（以交变电动势为例）使线圈在匀强磁场中相对做匀速转动而切割磁感线所产生的交变电流是正弦交变电流，其规律的一般表达式为)sin(0ϕωε+=t e m 。
推导过程如下： )sin(22022ϕω+==⊥t vB Nl B v Nl e)sin()sin()sin(00021ϕωεϕωωϕωω+=+=+=t t B NS t B l Nl m（4）把握交变电流规律的三个要素（以交变电动势为例）。
m ε——交变电动势最大值：当线圈转到穿过线圈的磁通量为0的位置时，取得此值。
应强调指出的是，m ε与线形状无关，与转轴位置无关，其表达式为B NS m ωε=。
ω——交变电流圆频率：实际上就是交流发电机转子的转动角速度。
它反映了交变电流变化的快慢程度，与交变电流的周期T 和频率f 间的关系为f Tππω22==。
0ϕ——交变电流初相：它由初始时线圈在磁场中的相对位置决定，实际上就是计时起点线圈平面与中性面间的夹角。
（5）交变电流的有效值①有效值是根据电流的热效应来规定的，在周期的整数倍时间内（一般交变电流周期较短，如市电周期仅为0.02s ，因而对于我们所考察的较长时间来说，基本上均可视为周期的整数倍），如果交变电流与某恒定电流流过相同电阻时其热效应相同，则将该恒定电流的数值叫做该交变电流的有效值。
②一般交变电流表直接测出的是交变电流的有效值，一般用电器铭牌上直接标出的是交变电流的有效值，一般不作任何说明而指出的交变电流的数值都是指有效值。
③交变电流的有效值),,(I U ε与其相应的最大值()m m m I U ,,ε间的关系为I I U U m m m 2,2,2===εε。
交变电流教案范文
交变电流教案范文一、教学目标1.理解交变电流的特点和基本概念；2.掌握交变电流的表示方法和计算方法；3.了解交流电路的基本组成和特点。
二、教学准备1.教材：教科书《物理》第二册；2.教具：示波器、电阻、电容、电感等实验器材；3.课件：交变电流的基本概念和表示方法。
三、教学过程1.导入：引发学生对交变电流的思考请同学们回想一下，我们上节课学习的是什么？对电流你有什么了解和认识？交流电与直流电有什么不同？通过讨论和回答问题，引导学生回顾和巩固对直流电和电流的基本知识。
2.交变电流的特点和表示方法（1）讲授：通过课件向学生介绍交变电流的特点和表示方法。
交流电流的特点是方向和大小都随时间而变化，是周期性的、正弦形的电流。
交流电流可以用正弦函数表示，一般采用电流的有效值表示电流的大小。
（2）实验：利用示波器观察并展示交变电流通过示波器实验演示交变电流的特点，将示波器连接到交流电源上，观察并记录交流电流的波形和变化。
学生可以通过观察示波器上的波形，直观地感受到交变电流的周期性和正弦形。
（3）讨论：引导学生思考交变电流与直流电流的区别请同学们思考一下，交变电流和直流电流之间有什么区别？为什么交变电流的表示方法采用正弦函数？3.交变电流的计算方法（1）讲授：通过课件向学生介绍交变电流的计算方法。
交变电流的有效值可以通过计算平方平均数得到，也就是将一段时间内的电流取平方，求平均数后再开方即可得到有效值。
（2）实验：利用电阻、电容和电感进行交变电流的实验在电路实验室中，搭建简单的交流电路，通过测量和计算，帮助学生理解交流电流的计算方法。
例如，可以用示波器观察并记录电阻、电容和电感在交变电路中的响应，然后利用相关公式计算电流的有效值。
4.交流电路的基本组成和特点（1）讲授：通过课件向学生介绍交流电路的基本组成和特点。
交流电路由交流电源、负载和连接它们的导线组成，交流电路中的电压和电流均随时间变化，存在相位差等特点。
（2）实验：利用电路实验搭建简单的交流电路通过实验，让学生了解交流电路的基本组成和特点。
高考物理一轮教学案：专题十一考点一 交变电流的产生及描述 含解析
专题十一交变电流考点一交变电流的产生及描述基础点知识点1交变电流、交变电流的图象1．交变电流(1)定义：大小和方向都随时间做周期性变化的电流。
(2)常见类型如图甲、乙、丙、丁所示都属于交变电流。
其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流，简称正弦交流电，如图甲所示。
2．正弦交流电的产生和图象(1)产生：如图所示，在匀强磁场里，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，可产生正弦式交变电流。
(2)中性面及其特点①定义：与磁场方向垂直的平面。
②特点：a．线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零。
b．线圈转动一周，两次经过中性面，线圈每经过中性面一次，电流的方向就改变一次。
(3)图象：用以描述交流电随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图象为正弦函数曲线，如图所示。
知识点2描述交变电流的物理量1．周期和频率(1)周期T：交变电流完成一次周期性变化(线圈转动一周)所需的时间，单位是秒(s)。
公式：T＝2πω。
(2)频率f：交变电流在1 s内完成周期性变化的次数，单位是赫兹(Hz)。
(3)周期和频率的关系：T＝1f或f＝1T。
2．正弦交变电流的函数表达式(线圈从中性面位置开始计时)(1)电动势e随时间变化的规律：e＝E m sinωt。
(2)负载两端的电压u随时间变化的规律：u＝U m sinωt。
(3)电流i随时间变化的规律：i＝I m sinωt。
其中ω等于线圈转动的角速度，E m＝nBSω。
3．正弦交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值(1)瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数。
(2)峰值：交变电流的电流或电压所能达到的最大值。
(3)有效值①定义：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作这一交流的有效值。
②有效值和峰值的关系：E ＝E m 2，U ＝U m 2，I ＝I m 2。
(4)平均值：交变电流图象中波形与横轴所围面积跟时间的比值。
物理学案 人教版高考一轮复习第11章交变电流传感器学案及实验教学
第1讲交变电流的产生和描述[目标要求]核心知识素养要求1.交变电流及其描述通过实验认识交变电流。
能用公式和图象描述正弦交变电流。
2.变压器电能的输送通过实验探究并了解变压器原、副线圈电压与匝数的关系。
了解从变电站到用户的输电过程，知道远距离输电时用高电压的道理。
了解发电机和电动机工作过程中的能量转化。
认识电磁学在人类生活和社会发展中的作用。
3.传感器知道非电学量转化成电学量的技术意义。
4.常见传感器的工作原理及应用通过实验，了解常见传感器的工作原理。
能列举传感器在生产生活中的应用。
5.实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系通过实验，了解变压器结构，知道列表处理数据的方法。
6.实验：利用传感器制作简单的自动控制装置通过实验，了解自动控制装置的电路设计及元件特性。
第1讲交变电流的产生和描述授课提示：对应学生用书第210页一、交变电流、交变电流的图象1．交变电流(1)定义：大小和方向都随时间做周期性变化的电流。
(2)按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流。
2．正弦式交变电流的产生和图象(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。
(2)图象：用以描述交变电流随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图象为正弦曲线。
如图甲、乙、丙所示。
二、正弦式交变电流的函数表达式、峰值和有效值 1．周期和频率(1)周期(T)：交变电流完成一次周期性变化(线圈转一周)所需的时间，单位是秒(s)，公式T ＝2πω。
(2)频率(f)：交变电流在1 s 内完成周期性变化的次数。
单位是赫兹(Hz)。
(3)周期和频率的关系：T ＝1f 或f ＝1T。
2.正弦式交变电流的函数表达式(线圈在中性面位置开始计时) (1)电动势e 随时间变化的规律：e ＝E m sin_ωt。
(2)负载两端的电压u 随时间变化的规律：u ＝U m sin_ωt。
(3)电流i 随时间变化的规律：i ＝I m sin_ωt。
人教版选修1-1《交变电流》教案设计
第三节、交变电流教学目标：知识与技能1、理解交变电流是怎样产生的。
2、定性了解交流的变化规律及其图像表示和主要特征物理量。
3、知道交流能通过电容器的原因，了解交流这一特性在电子技术中的应用。
4、初步了解发电机、交变电流的发明和利用对促进人类社会进步的作用，进一步体验科学、技术与社会生活之间的密切关系。
过程和方法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．情感、态度、价值观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．教学重点：交变电流的产生和变化规律．教学难点：表征的物理量和交流电有效值.教具：交流发电机、电灯、电流表、示波器、小灯泡、导线、学生电源教学过程：一、交流发电机说明：交流发电机是由定子和转子构成，有的发电机的磁体转动，线圈不动；有的发电机的磁体转动，线圈不动。
问：无论是线圈转动，还是磁体转动，转子的作用是什么？（转子的转动使得穿过线圈的磁通量发生变化)演示实验实验仪器：交流发电机、电灯、电流表实验过程：将交流发电机、电灯、电流表连接成电路，摇动交流发电机，观察电灯的亮度有什么变化？电流表的示数有什么变化？实验结果：电灯的亮度忽明忽暗，电流表的指针忽左忽右实验结论：发电机发出的电流大小和方向都在不断变化，大小、方向随时间做周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流。
各种电池供给的电流只沿一个方向流动，叫做直流二、交流的变化规律演示实验：实验仪器：示波器、小灯泡、导线、学生电源实验过程：将示波器和灯泡并联接入电路中，用示波器演示加在灯泡两端的电压实验现象：显示的电压图象为正弦曲线说明：严格的数学分析表明，电中的交变电流，它的电流、电压随时间按正弦函数的规律变化，这样的电流称之为正弦式电流问：如何表示正弦式电流在某一时刻的电流、电压？（i = Imsinωt u =Umsinωt）说明：Im、Um分别是电流和电压的最大值，叫做交流的峰值说明：交变电流的大小和方向在不断地变化，我们把交流完成一次周期性变化所用的时间叫做交流的周期，通常用T 表示，它的单位是秒。
高三物理一轮复习全套教案完整版
高三物理一轮复习全套教案完整版一、教学内容1. 动量与动量守恒2. 碰撞与能量守恒3. 天体运动与万有引力4. 振动与波5. 电磁感应6. 交变电流7. 波粒二象性8. 原子核与核反应二、教学目标1. 理解并掌握动量守恒、能量守恒等基本原理。
2. 学会分析碰撞、天体运动等实际问题，能运用物理知识解决具体问题。
3. 掌握振动、波、电磁感应、交变电流等物理现象的规律，并能应用于实际问题。
三、教学难点与重点1. 教学难点：动量守恒、能量守恒在实际问题中的应用；电磁感应、交变电流的计算。
2. 教学重点：基本原理的理解与运用；物理现象的分析与解决方法。
四、教具与学具准备1. 教具：多媒体教学设备、演示实验器材。
2. 学具：物理实验器材、计算器、笔记本。
五、教学过程1. 实践情景引入：通过演示实验或案例分析，引导学生回顾动量守恒、能量守恒等基本原理。
2. 例题讲解：选取典型题目，讲解解题思路和方法，强调分析问题和解决问题的能力。
3. 随堂练习：布置相关练习题，巩固所学知识，及时发现问题并解答。
4. 知识点梳理：对每个章节的重点、难点进行梳理，形成知识体系。
六、板书设计1. 动量与动量守恒2. 碰撞与能量守恒3. 天体运动与万有引力4. 振动与波5. 电磁感应6. 交变电流7. 波粒二象性8. 原子核与核反应七、作业设计1. 动量守恒题目：（1）一物体质量为m，速度为v，与另一质量为2m的静止物体发生弹性碰撞，求碰撞后两物体的速度。
答案：物体1的速度为v/3，物体2的速度为2v/3。
2. 天体运动题目：（2）地球半径为R，月球绕地球运行的周期为T，求月球轨道半径。
答案：月球轨道半径为(4π²R³/GM)^(1/2)。
3. 电磁感应题目：（3）一长直导线通以电流I，导线长度为L，求导线周围磁场大小。
答案：磁场大小为μ₀I/(2πR)。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思：本节课教学过程中，学生对动量守恒、能量守恒等基本原理掌握情况较好，但在实际问题分析上仍存在困难，需要加强练习。
高三物理教案：交变电流
高三物理教案：交变电流高三物理教案：交变电流【】步入高中，相比初中更为紧张的学习随之而来。
在此高三物理栏目的小编为您编辑了此文：高三物理教案：交变电流希望能给您的学习和教学提供帮助。
本文题目：高三物理教案：交变电流1、交流电产生：交流发电机表述手段图像、三角函数表达式瞬时值正弦最大值电流表征参量有效值I周期T频率f观察仪器：示波器具对交变电流阻碍的器件工作原理：互感构造理想法拉第电磁感应定律变压器遵循规律感应定律：能量守恒定律：来，如静电屏蔽、尖端放电、电容式传感器、静电的防止和应用、示波管原理、静电分选等。
这些都可以成为新情景综合问题的命题素材。
【好题精析】例1 如图13-3-1所示，线框在匀强磁场中绕轴匀速转动(右上向下看是逆时针)，当转到图示位置时，磁通量和感应电动势大小的变化情况是 ( )A、磁通量和感应电动势都在变大B、磁通量和感应电动势都在变小C、磁通量在变小，感应电动势在变大D、磁通量在变大，感应电动势在变小例2如图13-3-2所示，理想变压器的原副线圈匝数比为4：1，原线圈回路中的电阻A与副线圈回路中的负载电阻B的阻值相等，a、b端加一交流电压后，两电阻消耗的功率之比PA：PB=_______，两电阻两端的电压之比UA：UB=_______例3、如图13-3-3在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在图示变压器的左右两个臂上，当通以交流电时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂，已知线圈1、2的匝数比为2：1，在不接负载的情况下 ( )A、当线圈1输入电压220V时，线圈2输出电压为110VB、当线圈1输入电压220V时，线圈2输出电压为55VC、当线圈2输入电压110V时，线圈2输出电压为220VD、当线圈2输入电压110V时，线圈2输出电压为110V 例4、交流发电机向理想变压器提供u=220 sinl00 t mV的交变电压，升压变压器原、副线圈匝数之比为1：10，远距离输电导线总电阻尺为10 ，输送电功率为10kW，求输电导线上损失的功率例5 某发电厂通过两条输电线向远处的用电设备供电，当发电厂输出的功率为P0时，额定电压为U的用电设备消耗的功率为P1，若发电厂用一台升压变压器T1先把电压升高，仍通过原来的输电线供电，到达用电设备所在地，再通过一台降压变压器T2把电压降到用电设备的额定电压，供用电设备使用，如图所示，这样改动后，当发电厂输出的功率仍为P0，用电设备可获得的功率增加至P2。
高中物理选修1-1教案-3.3交变电流-人教版
二．交变电流的变化规律
定性了解交流的变化规律及其图像表示和主要特征的物理量
1.学生判断5幅i-t图像描述电流类型
2.以生活用电为例，通过示波器，显示交流电两端电压随时间的变化图像，得出正弦式交变电流的表达式。
交流的变化规律及其图像表示和主要特征的物理量。
教学流程：
Байду номын сангаас环节
设计目的
具体步骤
引入
从生活角度引入，激发学生学习兴趣。
视频“315晚会LED护眼灯”，跟着专业人士学习鉴别护眼灯是否护眼的方法。
一、交流发电机
了解交变电流是怎样产生的
1.学生回忆初中知识，分析发电机的内部构造。
2.小组合作，摇动手摇发电机，观察灯泡发光现象，并讨论分析产生这一现象的原因。（理论分析灯泡闪烁是因为电流的方向在发生变化）
《交变电流》教案
教学目标：
1.了解交变电流是怎样产生的。
2.定性了解交流的变化规律及其图像表示和主要特征的物理量
3.知道交流能通过电容器的原因，了解交流这一特性在电子技术中的应用。
4.初步了解发电机、交变电流的发明和利用对促进人类社会进步的作用，进一步体验科学、技术与社会生活之间的密切关系。
教学重难点：
3.根据表达式，学生小组讨论，从中能得出哪些表征交变电流的物理量。
4.以家用电器的铭牌为例，讨论铭牌上标注的额定电压和额定电流的物理意义，引出有效值的概念。
三．交流电能通过电容器
知道交流能通过电容器的原因，了解电容器这一特性在电子技术中的应用。
1.实验演示电容器“通交流、隔直流”的特性。
高三物理教案：《交变电流》优秀教学设计
高三物理教案：《交变电流》优秀教学设计一、教学目的：复习本章的基础知识，让学生对本章知识有系统的了解。
二、教学重点：基础知识三、教学难点：应用所学知识解决实际问题四、教学方法：讨论+引导五、教学用具：投影仪、投影片六、教学过程：（一）复习基础知识：这一章学习了交变电流的知识。
电网中供应的就是交变电流，所以这章的知识具有广泛的应用。
讨论、思考并回答（投影）：1．什么是正弦式交变电流？2．什么是交变电流的最大值？什么是交变电流的有效值？正弦式电流的最大值和有效值有什么关系？写出交变电流的一般表达式。
3．交变电流的周期和频率有什么关系？4．电感对交流有什么作用？为什么会有这种作用？5．交变电流为什么能通过电容器？6．变压器的原线圈和副线圈之间并没有导线相连，电能为什么能从原线圈到达副线圈？什么是理想变压器？理想变压器原副线圈两端电压、线圈中电流与匝数之间有何关系？（三）重点和难点分析1.交变电流的产生及其变化规律实验如图1所示，发电机原理演示器．激磁线圈接6V直流电，两个电刷分别与两个完整的集流环接触，通过导线连接到演示电表的G挡．手握摇柄转动转子线圈，使线圈由中性面开始稍慢些连续转动，就可以观察到电表指针在零点左右摆动，同时还可观察线圈在转动一周过程中感应电流方向改变规律．3．中性面当线圈转动至线圈平面垂直于磁感线位置时，各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这个特定位置叫做中性面．应注意：①中性面在垂直于磁场位置．②线圈通过中性面时，穿过线圈的磁通量最大．③线圈平面通过中性面时感应电动势为零．④线圈平面每转过中性面时，线圈中感应电流方向改变一次，转动一周线圈两次通过中性面，故一周里线圈中电流方向改变两次．4．正弦交流电的图象矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴做匀角速转动，线圈里产生正弦交流电．当线圈从中性面开始转动，在一个周期中：在t （0，T/4）时间内，线圈中感应电动势从0达到最大值Em．在t （T/4，T/2）时间内，线圈中感应电动势从最大值Em减小到0．在t （T/2，3T/4）时间内，线圈中感应电动势从0增加到负的最大值-Em．在t （3T/4，T）时间内，线圈中感应电动势的值从负的最大值-Em减小到0．电路中的感应电流、路端电压与感应电动势的变化规律相同，如图5所示．（四）巩固练习（投影）：1、思考钳形电流表的工作原理？（课本P234 B组第（1）题）2、课本P234第（6）题3、课本P234 A组第（4）题说明：一、关于交变电流的几个基本问题1．产生交变电流的基本原理交变电流的产生，一般都是借助于电磁感应现象得以实现的．所以说产生交变电流的基本原理就是电磁感应现象所遵循的法拉第电磁感应定律．2．产生交变电流的基本方式产生交变电流的基本方式是线圈在匀强磁场中做切割磁感线的匀速转动3．交变电流的基本规律当线圈匝数为N，面积为S，以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴做匀速度转动时，产生的交变感应电动势为：e=Emsin（ωt+）当线圈转到线圈平面与磁场方向平行时，交变感应电动势取得最大值：而称为初相，实质上是初始时刻线圈平面与中性面之间的夹角．当线圈闭合时，电路中的交变感应电流的规律相应地表示为：4．交变电流的有效值（1）有效值是根据电流的热效应来规定的．在周期的整数倍时间内（一般交变电流周期较短，如市电周期仅为0.02 s，因而对于我们所考察的较长时间来说，基本上均可以视为周期的整数倍），如果在相等交变电流与某恒定电流分别流过相同的电阻时所发热量相同，则将该恒定电流的数值叫做该交变电流的有效值．（2）一般交变电流表直接测出来的是交变电流的有效值；一般用电器铭牌上直接标出来的是交变电流的有效值；一般不做任何说明而指出的交变电流的数值都是指电流的有效值．（3）交变电流的有效值ε、U、I与其相应的最大值εm、Um、Im 间的关系为：上面关系式只适用于线圈在匀强磁场中做匀速转动时产生的正弦交变电流，对于用其它方式产生的其他交变电流，其有效值与最大值间的关系一般与此不同，应根据有效值的定义具体分析．二、关于理想变压器的几个基本问题1．理想变压器的构造、作用、原理及特征构造：两组线圈（原、副线圈）绕在同一个闭合铁芯上构成变压器．作用：在输送电能的过程中改变电压．原理：其工作原理是利用了电磁感应现象．特征：正因为是利用电磁感应现象来工作的，所以变压器只能在输送交变电流的电能过程中改变交变电压．2．理想变压器的理想化条件及其规律．由此可见：（1）理想变压器的理想化条件一般指的是：忽略原、副线圈内阻上的分压，忽略原、副线圈磁通量的差别，忽略变压器自身的能量损耗（实际上还忽略了变压器原、副线圈电路的功率因数的差别．）（2）理想变压器的规律实质上就是法拉第电磁感应定律和能的转化与守恒定律在上述理想条件下的新的表现形式．（三）针对训练题：１、矩形线圈在匀强磁场中绕着垂直磁感线方向的轴匀速转动，当线圈通过中性面时，下列说法中正确的是（）Ａ、穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势最大．Ｂ、穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势最大．Ｃ、穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势等于零．Ｄ、穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势等于零．２、某电子元件两极间允许加的最大直流电压是100V，能否给它接上100V的交流电压？为什么？答：不能。
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交变电流知识网络：单元切块：按照考纲的要求，本章内容可以分成两部分，即：交变电流；变压器、电能的输送。
其中重点是交变电流的规律和变压器，交流电路的分析和计算是复习的难点。
交变电流教学目标：1．掌握交流发电机及其产生正弦式电流的原理，正弦式电流的图象和三角函数表达，2．理解最大值与有效值，周期与频率；3．知道电阻、电感和电容对交变电流的作用，感抗和容抗教学重点：交流的基本概念教学难点：交流电路的分析与计算教学方法：讲练结合，计算机辅助教学教学过程：一、交变电流的产生1. 正弦交流电的产生当闭合矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴线做匀角速转动时，闭合线圈中就有交流电产生．如图所示．设矩形线圈abcd 以角速度ω绕oo ' 轴、从线圈平面跟磁感线垂直的位置开始做逆时针方向转动．此时，线圈都不切割磁感线，线圈中感应电动势等于零．经过时间t 线圈转过ωt 角，这时ab 边的线速度v 方向跟磁感线方向夹角等于ωt ，设ab 边的长度为l ，bd 边的长度为l'，线圈中感应电动势为t l Bl e ωωsin 22'=当线圈平面转到跟磁感线平行的位置时，线圈转过T /4时间，ωt =π/2，ab 边和cd 边都垂直切割磁感线，sin ωt =1，线圈中感应电动势最大，用E m 来表示，E m =BS ω．则e =E m sin ωt由上式知，在匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴做匀角速转动的线圈里产生的感应电动势是按正弦规律变化的．根据闭合电路欧姆定律：t RE Re i m ωsin ==，令RE I m m =，则i=I m sin ωt路端电压u=iR=I m R sin ωt ，令U m =I m R ，则 u=U m sin ωt如果线圈从如图所示位置开始转动，电路中感应电动势、感应电流和路端电压将按余弦规律变化e=E m cos ωt i=I m cos ωt u=U m cos ωt 2．中性面当线圈转动至线圈平面垂直于磁感线位置时，各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这个特定位置叫做中性面．应注意：①中性面在垂直于磁场位置．②线圈通过中性面时，穿过线圈的磁通量最大．③线圈平面通过中性面时感应电动势为零．④线圈平面每转过中性面时，线圈中感应电流方向改变一次，转动一周线圈两次通过中性面，故一周里线圈中电流方向改变两次．3．正弦交流电的图象矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴做匀角速转动，线圈里产生正弦交流电．当线圈从中性面开始转动，在一个周期中：在t （0，T /4）时间内，线圈中感应电动势从0达到最大值E m ．在t（T /4，T /2）时间内，线圈中感应电动势从最大值E m 减小到0．在t（T /2，3T /4）时间内，线圈中感应电动势从0增加到负的最大值-E m ．在t （3T /4，T ）时间内，线圈中感应电动势的值从负的最大值-E m 减小到0．电路中的感应电流、路端电压与感应电动势的变化规律相同，如图所示．二、描述交变电流的物理量1、瞬时值：它是反映不同时刻交流电的大小和方向，正弦交流瞬时值表达式为：t e m ωεsin =，t I i m ωsin =.应当注意必须从中性面开始。
生活中用的市电电压为220V ，其最大值为2202V=311V （有时写为310V ），频率为50H Z ，所以其电压瞬时值的表达式为u =311sin314t V 。
【例1】有一正弦交流电源，电压有效值U=120V ，频率为f=50Hz 向一霓虹灯供电，若霓虹灯的激发电压和熄灭电压均为U 0=602V ，试估算在一个小时内，霓虹灯发光时间有多长？为什么人眼不能感到这种忽明忽暗的现象？解析：由正弦交流电的最大值与有效值U 的关系得：U m =1202V设t=0时交流电的瞬时电压U=0则交流电的瞬时表达式为 U=1202sin100πt V如图所示，画出一个周期内交流电的U-t 图象，其中阴影部分对应的时间t 1表示霓虹灯不能发光的时间，根据对称性，一个周期内霓虹灯不能发光的时间为4t 1，当U=U 0=602V 时，由上式得t 1=1/600s ，再由对称性求得一个周期内能发光的时间：t=T-4t 1=s 751再由比例关系求得一小时内霓虹灯发光的时间为：t=s 24007515013600=⨯很明显霓虹灯在工作过程中是忽明忽暗的，而熄灭的时间只有1/300s （如图t 2时刻到t 3时刻）由于人的眼睛具有视觉暂留现象，而这个视觉暂留时间约1/16s 为远大于1/300s ，因此经过灯光刺激的人眼不会因为短暂的熄灭而有所感觉。
2、最大值：也叫峰值，它是瞬时值的最大者，它反映的是交流电大小的变化范围，当线圈平面跟磁感线平行时，交流电动势最大，ωNBS E m =（转轴垂直于磁感线）。
电容器接在交流电路中，则交变电压的最大值不能超过电容器的耐压值。
【例2】把一电容器C 接在220V 的交流电路中，为了保证电容不被击穿，电容器C 的耐压值是多少？解析：不低于2002V ，不少学生往把电容器与灯泡类比，额定电压220 V 的灯泡接在220 V 的交流电源上正常发光.从而错误的认为电容器的耐压值也只要不低于220V 即可，事实上，电容器接在交流电路中一直不断地进行充、放电过程.电容器两极间电压最大可达2002V ，故电容器C 的耐压值应不低于2002V.3、平均值：它是指交流电图象中图线与横轴所围成的面积值跟时间的比值.其量值可用法拉第电磁感应定律N E =·t∆∆ϕ来求，特殊地，当线圈从中性面转过90度的过程中，有m E E π2=.计算平均值切忌用算术平均法即221E E E +=求解。
平均值不等于有效值。
【例3】如图所示，求线圈由图示位置转过60°角的过程中，通过线圈某一横截面的电量.解析：在计算电量问题中，一定要用电流、电压平均值N E =·t∆∆ϕ而BS BS 2360sin 12=︒=-=∆ϕϕϕ又RE I =，t I q ∆= ∴N q =·Rϕ∆＝RNBS 234、有效值：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。
正弦交流电的有效值跟最大值之间的关系是：m E U 21=，m I I 21=对于非正弦电流的有效值以上关系不成立，应根据定义来求。
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。
【例4】如图所示，两平行导轨与水平面间的倾角为︒=37θ，电阻不计，间距L ＝0.3m ，长度足够长，导轨处于磁感应强度B ＝1T ，方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中.导轨两端各接一个阻值为R 0＝2Ω电阻，另一横跨在导轨间的金属棒质量m ＝1kg ，电阻r ＝1Ω棒与导轨间的滑动摩擦因数μ＝0.5，当金属棒以平行于导轨的向上初速度υ0＝10m/s 上滑，直至上升到最高点过程中，通过上端电阻电量q ∆＝0.1C （g 取10m/s 2），求上端电阻R 0产生的焦耳热？解析：设棒沿斜面能上升的最大距离为s ，磁感应强度B 垂直斜面向上，则等效电路和导体棒受力分析分别如图（1）、（2）所示.由图可知，在棒上升过程中，通过棒某一截面的电量应为2q ∆.由tq I ∆∆=2＝rR E +20得)2(20r R t q E +∆∆=而tBLs tq ∆=∆∆=ϕ ∴s =2)(0=+∆BLr R q m设电路各电阻消耗的总焦耳热为总Q总Q ＝Qt R I t R I t r R I 6623)2()2(02002002=∆=∆=∆+总R 0从金属棒开始运动到最高点过程，利用能量守恒关系有总Q ＋μmg cos θ·s ＋mg sin θ·s ＝2021mv（1）（2）QR 0＝61总Q ＝5J此题中，求电阻产生的焦耳热Q 应该用电流的有效值计算，由于I I 有无法求，因此只能通过能量关系求得Q .三、感抗和容抗（统称电抗）1、感抗表示电感对交变电流的阻碍作用，其特点是“通直流，阻交流”、“通低频，阻高频”。
2、容抗表示电容对交变电流的阻碍作用，其特点是“通交流，隔直流”、“通高频，阻低频”。
【例5】 左右两个电路都是从左端输入信号，从右端输出信号。
左图中输入的是高频、低频混合的交流信号，要求只输出低频信号；右图中输入的是直流和低频交流的混合信号，要求只输出低频交流信号。
那么C 1、C 2中哪个该用大电容？哪个该用小电容？解：电容的作用是“通交流，隔直流”、“通高频，阻低频”，由其表达式X C =1/2πfC 可看出：左图中的C 1必须用电容小些的，才能使高频交流顺利通过，而低频不易通过，这种电容器叫高频旁路电容器。
右图中的C 2一般用电容大的，使低频交流电很容易通过，只有直流成分从电阻上通过，这种电容器叫隔直电容器。
【例6】 电学元件的正确使用，对电路安全工作起着重要作用。
某电解电容器上标有“25V ，450μF ”字样，下列说法中正确的是A.此电容器在交流、直流电路25V 的电压时都能正常工作B.此电容器只有在不超过25V 的直流电压下才能正常工作C.当工作电压是直流25V 时，电容才是450μFD.若此电容器在交流电压下工作，交流电压的最大值不能超过25V 解：电解电容器的极性是固定的，因此只能在直流电压下工作。
选B 四、综合例析【例7】交流发电机的转子由B ∥S 的位置开始匀速转动，与它并联的电压表的示数为14.1V ，那么当线圈转过30°时交流电压的瞬时值为＿＿V 。
解：电压表的示数为交流电压有效值，由此可知最大值为U m =2U =20V 。
而转过30°时刻的瞬时值为u =U m cos30°=17.3V 。
【例8】 通过某电阻的周期性交变电流的图象如右。
求该交流电的有效值I 。
解：该交流周期为T =0.3s ，前t 1=0.2s 为恒定电流I 1=3A ，后t 2=0.1s 为恒定电流I 2= -6A ，因此这一个周期内电流做的功可以求出来，根据有效值的定义，设有效值为I ，根据定义有：I 2RT =I 12Rt 1+ I 22Rt 2 带入数据计算得：I =32A【例9】 交流发电机转子有n 匝线圈，每匝线圈所围面积为S ，匀强磁场的磁感应强度为B ，匀速转动的角速度为ω，线圈内电阻为r ，外电路电阻为R 。
当线圈由图中实线位置匀速转动90°到达虚线位置过程中，求：⑴通过R 的电荷量q 为多少？⑵R 上产生电热Q R 为多少？⑶外力做的功W 为多少？解：⑴由电流的定义，计算电荷量应该用平均值：即()()rR nBS q r R t nBS r R t n rR E I t I q +=∴+=+∆Φ=+==,,而，这里电流和电动势都必须要用平均值，不能用有效值、最大值或瞬时值。