高二物理描述交变电流的物理量教学案 新课标 人教版

高二物理描述交变电流的物理量教学案 新课标 人教版

高二物理描述交变电流的物理量教学案 ‎ ‎【教学目标】‎ ‎　　1．理解什么是交变电流的最大值和有效值，知道它们之间的关系．‎ ‎　　2．理解交变电流的周期、频率以及它们之间的关系，知道我国生产和生活用电的周期（频率）的大小．‎ ‎【教学重点难点】‎ 重点：交变电流的有效值．‎ ‎　　难点：对交变电流有效值的理解和相关的计算．‎ ‎【教学过程】‎ ‎（一）描述交变电流大小的物理量 ‎　　1．最大值 ‎　　　最大值在实际中有一定的指导意义，所有使用交流的用电器，其最大耐值应大于其使用的交流电压的最大值，电容器上的标称电压值是电容器两极间所允许电压的最大值．‎ ‎　　 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速旋转时，电动势的最大值 ．‎ ‎　　2．有效值 ‎　　 定义：使交变电流和恒定电流通过相同阻值的电阻，如果它们在一个周期内产生的热量相等，就把这一恒定电流的电流值I与电压值U叫做这一交变电流的电流与电压的有效值．‎ ‎　　　正弦交变电流的有效值与最大值之间的关系：‎ ‎　　‎ ‎　　 任何交谈电流都有有效值，但上述关系只限于正弦交变电流，对其他形式的交变电流并不适用．‎ ‎　　 交流用电设备上所标的额定电压和额定电流是有效值；交流电压表和交流电流表的示数是有效值；交变电流的数值在无特别说明时都是指有效值．‎ ‎　　 有效值与平均值不同 ‎　　交变电流的平均值其数值可用 计算．‎ ‎　　在计算交变电流通过导体产生的焦耳热，做功的电功率以及保险丝的熔断电流时，只能用交变电流的有效值．‎ ‎　　在计算通过导体某一截面的电量时，只能用交变电流的平均值，‎ ‎（二）描述交变电流变化快慢的物理量 ‎　　1．周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间，用T表示，单位是s．‎ ‎　　2．频率：1s内交变电流完成周期性变化的次数，用f表示，单位是Hz．‎ ‎　　（1）关系： ‎ ‎　（2）我国工农业及生活用电的周期为0.02s，频率为50Hz，电流方向每秒改变100次．‎ ‎(三)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，t=0时，磁通量最大，φ应为余弦函数，此刻变化率为零（切线斜率为零），t=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，如图15-2（a）（b）所示分别是φ=φcosωt和e=εsinωt。‎ ‎（四）例题 ‎1、如图表示一交流随时间变化的图像，求此交流的有效值。‎ ‎2、如图所示，单匝线圈在匀强磁场，中绕OO′轴从图示位置开始转动。已知从图示位置转过π/6时，线圈中电动势大小为10V，求：（1）交变电动势的峰值；（2）线圈从图示位置转过π/2的过程中，交变电动势的平均值。‎ ‎×××××××‎ ‎×××××××‎ ‎×××××××‎ ‎×××××××‎ ‎3、如图15-4所示，在匀强磁场中有一个导线框可绕AB轴转动，已知匀强磁场的磁感强度B=T，线框的CD边长为‎20cm、CE、DF长均为‎10cm，转速为50r/s，若从图示位置开始计时（1）写出线框中感应电动势的瞬时值表达式。（2）若线框电阻r=3,再将AB两端接“6V，12W”灯泡，小灯泡能否正常发光？若不能，小灯泡实际功率多大？‎ ‎（五）练习 ‎1、某线圈在匀强磁场中转动所产生的电动势变化规律为e=εsinωt，保持其它条件不变，使该线圈的转速和匝数同时增加一倍，则此时所产生的电动势的瞬时表达式为（ ）‎ A、e=2εsin2ωt B、e=2εsinωt C、e=4εsin2ωt D、e=4εsinωt ‎2、正弦交流电压的峰值为10V，周期为0.2S，将此电压接在10的电阻上，在0.05s内电阻上产生的热量（ ）‎ A、可能为零 B、一定为0 .25J ‎ C、不可能大于0.25J D、可能小于是0.25J ‎3、一交流电流的图象如图所示，由图可知（ ）‎ ‎　 A．该交流电流即时值表达式为i＝10sin628t A ‎　 B．该交流电流的频率为50 Hz ‎　 C．该交流电流通过10Ω电阻时，电阻消耗的电功率为100W ‎　 D．用电流表测该电流其示数为10 A ‎4、一台发电机产生的电动势的瞬时值表达式为：e = 311sin314t V，则此发电机产生的电动势的最大值为_______V，有效值为_______V，发电机转子的转速为_______转/秒，产生的交流电的频率为______Hz．‎ ‎5、如下图所示，一个面积为S的矩形线圈在匀强磁场中以其一条边为转轴做匀速转动，磁场方向与转轴垂直.线圈中感应电动势e与时间t的关系如下图所示.‎ 感应电动势最大值和周期可由图中读出.则磁感应强度B＝_______.在t＝T／12时刻，线圈平面与磁感应强度的夹角等于______.‎ ‎6、一只氖管的起辉电压与交流电U=50sin314t (V)的有效值相等，求1个周期内氖管的发光时间 ；1min内的发光次数为 。‎ ‎8、完全相同的两个电热器，分别通以图示电流，则两个电热器的电功率之比为 。‎ ‎7、线圈从中性面开始匀速转动，经T/12时，电动势为2V，则接在线圈两端的电压表读数为 。‎ ‎8、一交流电流的图象如图所示，由图可知（ ）‎ ‎　 A．该交流电流即时值表达式为i＝10sin628t A ‎　 B．该交流电流的频率为50 Hz ‎　 C．该交流电流通过10Ω电阻时，电阻消耗的电功率为100W ‎　 D．用电流表测该电流其示数为10 A ‎9、一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交流电的图象如图所示，由图可以知道（ ）:‎ A、0.01s时刻线圈处于中性面位置 B、0.01s时刻穿过线圈的磁通量为零 C、该交流电流有效值为2A D、该交流电流频率为50Hz ‎10、如图水平放置的矩形线圈abcd绕ad轴顺时针转过q角，已知线圈面积为S匝数为N，角速度为w，求 ‎(1) 电动势的平均值及瞬时表达式；‎ ‎(2)通过线圈的电量； ×××××××‎ ‎(3)整个过程中的发热量 ×××××××‎ ‎×××××××‎ ‎×××××××‎ ‎11、一交流电的电流随时间变化而变化的图象如图，此交变电流的有效值为（　）‎ A、5A B、5A C、3.5 D、‎‎3.5A ‎12、旋转电枢式发电机的转子在正常运转时，产生的电动势瞬时值为e=220sin314t V。如果由于某种原因，它的转速变慢，用电压表测得此时发电机两端的电压为176 V，若此时发电机正在向一盏标有“220 V、100 W”的灯泡供电，在不计发电机内电阻的情况下，试求：（1）该灯泡的实际功率为多大？（2）这台发电机的转速与原来正常运转转速的比值为多少？‎ ‎13、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QR为多少？‎ ‎⑶外力做的功W为多少？ ‎