6.2 正弦交流电的基本物理量与测量

6 正弦交流电

【课题名称】6.2 正弦交流电的基本物理量与测量

【课时安排】

3课时

【教学目标】

1．理解最大值、有效值的概念，明确其测量方法，掌握它们之间的关系。

2．理解周期、频率和角频率的概念，明确其测量方法，掌握它们之间的关系。

3．理解相位、初相和相位差的概念，掌握它们之间的关系。

【教学重点】

重点：正弦交流电的三要素

【教学难点】

难点：角频率和相位概念的理解

【关键点】

看懂三要素与波形图之间的关系

【教学方法】

直观演示法、讲授法、谈话法、理论联系实际法、多媒体演示法

【教具资源】

示波器、多媒体课件、万用表、钳形电流表、频率计

【教学过程】

一、导入新课

教师可利用多媒体展示正弦交流电压波形图，然后引导学生同直流电相比，要完整地描述交流电，必须从变化范围、变化快慢和变化的起点三方面来进行，从而引出本节课的学习内容——正弦交流电的基本物理量与测量。

二、讲授新课

教学环节1：正弦交流电的最大值和有效值

教师活动：教师可利用展示的正弦交流电压波形图，讲解最大值和有效值的概念、正确表示方法及它们之间的关系，同时说明最大值和有效值在实际应用中的重要意义。然后利用实物或多媒体演示，讲解测量交流电压和交流电流大小的仪器和方法。

学生活动：学生可根据正弦交流电压波形图，在教师的引导下学习最大值和有效值的基本概念、表示方法及它们之间的关系，同时学习交流毫伏表、钳形电流表、万用表和示波器等仪器仪表测量交流电的方法。

知识点：

1．最大值：正弦交流电在一个周期内所能达到的最大数值，称为交流电的最大值，又称振幅、幅值或峰值，通常用带下标m的大写字母表示。最大值可以用来表示正弦交流电变化的范围。

2．有效值：交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的。让交流电和直流电分别通过同样阻值的电阻，如果它们在同一时间内产生的热量相等，就把这一直流电的数值叫做这

一交流电的有效值，分别用I 、U 、E 来表示电流、电压、电动势的有效值。

3．有效值与最大值之间的关系为 有效值＝

21最大值 提示：

各种使用交流电的电气设备上所标的额定电压和额定电流的数值指的是有效值；一般的交流电流表和交流电压表测量的数值，也都是指有效值。如通常说照明电路的电压是220V ，便指的是有效值。

教学环节2：正弦交流电的周期、频率和角频率

教师活动：教师可利用正弦交流电压波形图，讲解频率、周期和角频率的基本概念、表示方法及它们之间的关系，并给学生以一定的练习。然后可通过实物或多媒体演示，讲解测量频率所需的仪器和方法。

学生活动：学生可在教师的引导下，通过认真听讲与练习，学习并掌握频率、周期和角频率的基本概念、表示方法及它们之间的关系，并进行适当的练习。同时在教师的指导下学习测量频率所需的仪器和方法。

知识点：

1．周期：正弦交流电完成一次周期性变化所需要的时间，称为正弦交流电的周期，通常用字母T 表示，单位是秒，符号为S 。

2．频率：正弦交流电在1秒内完成周期性变化的次数，称为正弦交流电的频率，通常用f 表示，单位是赫（兹），符号为Hz 。频率的常用单位还有千赫（kHz ）和兆赫（MHz ）。1 kHz ＝103Hz ， 1 MHz ＝106Hz

3．周期、频率与角频率之间的关系为：f ＝T 1，ω＝T

π2＝2πf 提示：

我国供电系统中，交流电的频率是50Hz ，习惯上称为“工频”，周期为0.02s 。世界多数国家交流电频率都是50Hz ，如欧盟各国等，但也有不少国家如美国、加拿大、日本等交流电的频率为60Hz 。

教学环节3： 正弦交流电的相位、初相和相位差

教师活动：教师可利用正弦交流电压波形图，讲解相位、初相和相位差的基本概念、表示方法及它们之间的关系，并给学生以一定的练习。

学生活动：学生可在教师的引导下，通过认真听讲与练习，学习并掌握相位、初相和相位差的基本概念、表示方法及它们之间的关系，并进行适当的练习。

知识点：

1．相位：相当于角度的量ωt +ϕ0对于确定交流电的大小和方向起着重要作用，称为正弦交流电的相位。

2．初相：t＝0时的相位，称为初相位，简称初相，用字母ϕ0表示。

3．相位差：两个同频率的正弦交流电的相位之差称为正弦交流电的相位差，用∆ϕ表示。即∆ϕ＝（ωt+ϕ01）-（ωt+ϕ02）＝ϕ01-ϕ02，可见，两个同频率的交流电的相位差等于它们的初相之差。相位差确立了两个正弦量之间的相位关系（超前或滞后）。特殊的相位关系有：同相、反相和正交。

4．正弦交流电的三要素：有效值（或最大值）、频率（或周期、角频率）和初相。

三、课堂小结

教师与学生一起回顾本节课的学习内容，引导学生总结如下：

1．正弦交流电的最大值、有效值及它们之间的关系。

2．正弦交流电的周期、频率、角频率及它们之间的关系。

3．正弦交流电的相位、初相和相位差。

4．交流电压、交流电流与频率的测量。

5．正弦交流电的三要素。

四、课后作业

教材中思考与练习第1、2题

五、课后反思

本节所讲授的内容是交流电的基本物理量，有效值的概念有点抽象，其他物理量稍显简单，使用多媒体授课，更容易接受。