表征交变电流的物理量

教学目标

一、知识目标

　　1、复习上节课知识，并推出 ； ．

　　2、理解交变电流的周期、频率含义，掌握它们相互间关系，知道我国生产和生活用电的周期（频率）的大小．

3、理解交变电流的最大值和有效值的意义，知道它们之间的关系，会应用正弦式交变电流有效值公式进行有关计算．

　　4、能利用有效值定义计算某些交变电流的有效值

二、能力目标

　　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．

　　6、培养学生的实际动手操作能力．

三、情感目标

　　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．

教学建议

教材分析及相关教法建议
　　1、要让学生知道，由于交变电流的电压、电流等的大小和方向都随时间作周期性变化，就需要多一些物理量来描述它不同方面的特性．如：周期和频率表示交变电流周期性变化的快慢，最大值表明交变电流在变化过程中所能达到的最大数值，反映了交变电流的变化范围．
　　2、交变电流的有效值表示交变电流产生的平均效果，是教学的重点，也是教学的难点．首先要使学生明白引入有效值的必要：由于交变电流的大小和方向随时间变化，它产生的效果也随时间而变化，而实用中常常只要知道它的平均效果就可以了．为此引入有效值的概念；进而让学生知道怎样衡量交变电流的平均效果，即用与交变电流有相同热效应的直流来表示交变电流的平均效果，从而明确有效值的物理意义．
　　3、要让学生知道，提到交变电流的电压、电流、电动势时，如果不加特别说明，通常指的都是交变电流的有效值，电表测量的数值，也都是有效值．
正弦电流的有效值和最大值的关系，课本中是直接给出的，不要求加以证明．但它十分有用，应要求学生记住．还要让学生明确地知道，这一关系只对正弦式电流成立，对其他波形的交变电流并不成立。

教学重点、难点、疑点及解决办法
　　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。

教学设计方案

表征交变电流物理量

教学目的：

　　l、掌握表征交变电流大小物理量．

　　2、理解有效值的定义并会用它解决相关问题．

　　3、掌握表征交变电流变化快慢的物理量．

教学重点：表征交流电的几个物理量，特别是“有效值”

教学难点：有效值的理解

教学方法：启发式综合教学法

教学用具：幻灯片、交流发电机模型、演示电流表、

教学过程：

一、知识回顾

（一）、交变电流：

　　大小和方向都随时间作周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流．如图所示（b）、（c）、（e）所示电流都属于交流，其中按正弦规律变化的交流叫正弦交流．如图（b）所示．而（a）、(d)为直流，其中（a）为恒定电流．

（二）、正弦交流的产生及变化规律．

　　1、产生：当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生的交流是随时间按正弦规律变化的．即正弦交流．

　　2、中性面：匀速旋转的线圈，位于跟磁感线垂直的平面叫做中性面．这一位置穿过线圈的磁通量最大，但各边都未切割磁感线，或者说这时线圈的磁通量变化率为零，线圈中无感应电动势．

　　3、规律：
（1）函数表达式： 匝面积为 的线圈以角速度 转动，从中性面开始计时，则 ．用 表示峰值 ,则 在纯电阻电路中，

　　电流： ．

　　电压： ．

　　（2）图象表示：

二、新课教学：

1、表征交变电流大小物理量

　　①瞬时值：对应某一时刻的交流的值，用小写字母表示， ， ， ．

　　②峰值：即最大的瞬时值用大写字母表示， , ， ．

, ．

　　注意：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动时，所产生感应电动势的峰值为 ，即仅由匝数 ，线圈面积 ，磁感强度 和角速度 四个量决定．与轴的具体位置，线圈的形状及线圈是否闭合都是无关的．

　　③有效值：

　　ⅰ、意义：描述交流电做功或热效应的物理量

　　ⅱ、定义：跟交流热效应相等的恒定电流的值叫做交流的有效值．

　　ⅲ、正弦交流的有效值与峰值之间的关系是 ； .

　　注意：正弦交流的有效值和峰值之间具有 ； 的关系，非正弦（或余弦）交流无此关系，但可按有效值的定义进行推导，如对于正负半周最大值相等的方波电流，其热效应和与其最大值相等的恒定电流是相同的，因而其有效值即等于其最大值．即 ．

　　ⅳ、交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值；交流电流表和交流电压表的读数是有效值．对于交流电若没有特殊说明的均指有效值．

　　ⅴ、在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值．

　　④峰值、有效值、平均值在应用上的区别．

　　峰值是交流变化中的某一瞬时值，对纯电阻电路来说，没有什么应用意义．若对含电容电路，在判断电容器是否会被击穿时，则需考虑交流的峰值是否超过电容器的耐压值．

　　交流的有效值是按热效应来定义的，对于一个确定的交流来说，其有效值是一定的．而平均值是由公式 确定的，其值大小由某段时间磁通量的变化量来决定，在不同的时间段里是不相同的．如对正弦交流，其正半周或负半周的平均电动势大小为：

，而一周期内的平均电动势却为零．在计算交流通过电阻产生的热功率时，只能用有效值，而不能用平均值．在计算通过导体的电量时，只能用平均值，而不能用有效值．

　　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有效值，交流电流表和交流电压表指示的电流、电压也是有效值，解题中，若题示不加特别说明，提到的电流、电压、电动势都是指有效值．

２、表征交变电流变化快慢的物理量

　　①周期 ：电流完成一次周期性变化所用的时间．单位：s.

　　②频率 ：一秒内完成周期性变化的次数．单位：Ｈ_Z.

　　③角频率 ：就是线圈在匀强磁场中转动的角速度．单位：rad/s.

　　④、角速度、频率和周期的关系：

3、疑难辨析

　　交流电的电动势瞬时值和穿过线圈面积的磁通量的变化率成正比．当线圈在匀强磁场中匀速转动时，线圈磁通量也是按正弦（或余弦）规律变化的，若从中性面开始计时， 时，磁通量最大， 应为余弦　　函数，此刻变化率为零（切线斜率为零）， 时，磁通量为零，此刻变化率最大（切线斜率最大），因此从中性面开始计时，感应电动势的瞬时表达式是正弦函数，如上图（a）（b）所示分别是 和