3.2交变电流的描述 1—【新教材】人教版高中物理选择性必修第二册教案

教案
上课时间：年月
日
题课第三章交变电流第二节交变电流的描述课型新课时第1课时
教学目标1.知道交变电流的周期、频率、峰值、有效值、瞬时值等概念及其间的关系，能通过函数表达式和图像来描述交变电流，并通过图像信息求有关物理量。

2.经历推导有效值的过程，体会等效的科学方法。

3.了解家用电路的频率和电压的有效值。

学习重点
物理量间关系
学习难点有效值的理解与计算
教学过程
教学环节（含备注）教学内容引入新课（一）引入新课
矩形线框在匀强磁场中怎样匀速转动时，会在线框中产生正弦式交流电？
如果从中性面开始计时，是否会写通过框的磁通量、电动势、电流、部分电路电压与时间的函数表达式？是否会画出相应的图像？观察图像，有何特征？(周期
性、有最大值、有最小值)
（二）进行新课
1、周期与频率（完成导学案【合作探究一】及教材52页思考与讨论）
要点：周期(T)——交流电完成一次周期性变化所需时间
频率(f)——1秒内完成周期性变化的次数（55页练习1）
意义：描述周期性变化的快慢
关系：T＝1/f，T秒(s)，f赫兹(Hz)
转速n(转/秒)，角速度ω(弧度/秒)
T=2π/ω f＝ω/2πω＝2π/T＝2πf=2πn
2、有效值（完成导学案【合作探究二】）
如何表示交变电流平均的效果呢？
（1）定义
有效值定义“三同”——让交流电和直流电通过同样阻值的电阻，如果它们在同一时间内产生的相同热量。

这一交流电的电流有效值就跟这个直流电的电流相等。

正弦式交变电流的有效值与最大值间有什么关系呢？
（2）什么情况下用有效值描述？
①通常我们说的市电220V即为有效值，没有说明时，所指的均为有效值。

②交流电压表测得值。

③电气设备上标出的额定电压与额定电流值
④计算某段时间电功率、电功、热功率与电能时（瞬时功率除外）
⑤保险丝的熔断电流
例．已知某电阻元件在正常工作时，通过它的电流按如图所示的规律变化，今
将这个电阻元件与一个多用电表串联(已调至交变电流电流挡)，则多用电表的读数为( )
A ．5 A
B ．4 A
C ．4
2 A
D ．5
2 A
解析 多用电表的读数是有效值，设该电流的有效值为I ，根据交变电流有效
值的定义，有
I 2RT ＝
⎝ ⎛⎭
⎪⎪⎫82 A 2R ·T 2＋(32 A)2R ·
T 2，解得I ＝5 A ，所以多用电表的读数为5 A 。

故选A 。

答案 A 练习巩固：
匝数为100的线圈通有如图所示的交变电流(图中曲线为余弦曲线的一部分)，单匝线圈电阻r ＝0.02 Ω，则在0～10 s 内线圈产生的焦耳热为( )
A ．80 J
B ．85 J
C ．90 J
D ．125 J
解析 由交变电流的有效值定义知⎝ ⎛⎭
⎪⎪⎫32A 2R ·T 2＋(2 A)2R ·T 2＝I 2RT ，该交变电流的有效值I ＝
172
A ，线圈的总电阻R 总＝100×0.02 Ω＝2 Ω，由Q ＝I 2R 总t 得Q
＝85 J ，选项B 正确。

答案 B
总结：求有效值题型：
1、正弦交变电流直接用公式
2、直流与直流组合或直流与部分正弦交流电组合，则根据有效值定义求，
选讲例题：试电笔上的氖管，起辉电压86.6V，若将其接在电压为70.7V（=50）频率为50Hz的交流电路，氖管能发光吗？在1秒内有多少时间发光？
引领思考：①70.7V是什么电压？该交流电压最大值为多少？周期又为多少？
②交变电流的图象如何？表达式如何？
解：①70.7V是有效值
氖管会发光（rad/s）
②
作出交变电流的U-t图 U＝Umsinωt＝100sinl00πt伏
设电压为70.7V对应时刻为t1代入公式即70.7V＝100sin100πt1 t1＝0.0025s
由图象对称性知，1个周期氖管发光时间为Δt＝4(t1-0)＝0.01s
1s内有1/0.02=50个周期，则1s内发光时间0.01s×50=0.5s
学案检测部分
3.2交变电流的描述
1．描述交变电流变化快慢物理量
周期T(s)频率(Hz)
角速度ω(弧度/秒)转速n(转/秒)
2．描述交变电流大小物理量
瞬时值 e i u
最大值εm Im Um
有效值ε I U
有效值让交流电和直流电在相同的时间内通过相同的电阻产生相同的热量。