第五章交变电流

1、高中物理高中物理选修选修3-2 3-2 新课标（RJRJ）本课件为基于精确校对的本课件为基于精确校对的wordword书稿制作的书稿制作的“逐字编辑逐字编辑”课课件，如需要修改课件，请双击对应内容，进入可编辑状态。件，如需要修改课件，请双击对应内容，进入可编辑状态。 如果有的公式双击后无法进入可编辑状态，请单击选中此如果有的公式双击后无法进入可编辑状态，请单击选中此公式，点击右键、公式，点击右键、“切换域代码切换域代码”，即可进入编辑状态。修改，即可进入编辑状态。修改后再点击右键、后再点击右键、“切换域代码切换域代码”，即可退出编辑状态。，即可退出编辑状态。1. 1. 交变电流交变电流2. 2

2、. 描述交变电流的物理量描述交变电流的物理量 习题课：交变电流的产生及描述习题课：交变电流的产生及描述 3 3电感和电容对交变电流的影响电感和电容对交变电流的影响 4 4 变压器变压器 5 5电能的输送电能的输送 本章总结提升本章总结提升第五章第五章 交变电流交变电流1 交变电流1 交变电流1 交变电流 三维目标三维目标三维目标三维目标【知识与技能【知识与技能】( (1) )使学生理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面使学生理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面( (2) )理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义1 交变电流 三维目标三

3、维目标【过程与方法【过程与方法】( (1) )掌握描述物理量的三种基本方法掌握描述物理量的三种基本方法( (文字法、公式法、文字法、公式法、图像法图像法) )( (2) )培养学生运用数学知识解决物理问题的能力培养学生运用数学知识解决物理问题的能力1 交变电流 三维目标三维目标【情感、态度与价值观【情感、态度与价值观】培养学生理论联系实际的思想培养学生理论联系实际的思想1 交变电流 重点难点重点难点重点难点重点难点【重点【重点】交变电流产生的物理过程的分析交变电流产生的物理过程的分析【难点【难点】交变电流的变化规律及应用交变电流的变化规律及应用1 交变电流 教学建议教学建议教学建议教学建议1交

4、流电与直流电有许多相似之处，也有许多不同之交流电与直流电有许多相似之处，也有许多不同之处学习中我们特别要注意的是交流电与直流电的不同之处，处学习中我们特别要注意的是交流电与直流电的不同之处，即交流电的特殊之处这既是学习、了解交流电的关键，也是即交流电的特殊之处这既是学习、了解交流电的关键，也是学习、研究新知识的重要方法在与已知的知识做对比中学习学习、研究新知识的重要方法在与已知的知识做对比中学习和掌握新知识特点的方法，是物理课学习中很有效、很常用的和掌握新知识特点的方法，是物理课学习中很有效、很常用的方法在学习交变电流之前，应帮助学生理解直流电和交流电方法在学习交变电流之前，应帮助学生理解直流

5、电和交流电的区别，其区别的关键是电流方向是否随时间变化，同时给出的区别，其区别的关键是电流方向是否随时间变化，同时给出了恒定电流的定义了恒定电流的定义大小大小和方向均不随时间变化和方向均不随时间变化. 1 交变电流 教学建议教学建议2对于交变电流的产生，课本采取由感性到理性，由定对于交变电流的产生，课本采取由感性到理性，由定性到定量，逐步深入的讲述方法为了有利于学生理解和掌握，性到定量，逐步深入的讲述方法为了有利于学生理解和掌握，教学中要尽可能用示波器或模型配合讲解教学中应注意让学教学中要尽可能用示波器或模型配合讲解教学中应注意让学生观察教材中的线圈通过生观察教材中的线圈通过4个特殊位置时电表

6、指针的变化情况，个特殊位置时电表指针的变化情况，分析电动势和电流方向的变化，使学生对线圈转动一周中电动分析电动势和电流方向的变化，使学生对线圈转动一周中电动势和电流的变化有比较清楚的了解有条件的，还可以要求学势和电流的变化有比较清楚的了解有条件的，还可以要求学生运用已学过的知识，自己进行分析和判断生运用已学过的知识，自己进行分析和判断1 交变电流 教学建议教学建议3用图像表示交变电流的变化规律，是一种重要方法，用图像表示交变电流的变化规律，是一种重要方法，它形象、直观、学生易于接受要使学生在已有的图像知识的它形象、直观、学生易于接受要使学生在已有的图像知识的基础上较好地掌握这种表述方法，更要让

7、学生知道，交变电流基础上较好地掌握这种表述方法，更要让学生知道，交变电流有许多种，正弦电流只是其中简单的一种课本中用图示的方有许多种，正弦电流只是其中简单的一种课本中用图示的方法介绍了常见的几种交变电流，以开阔学生思路，但不要求引法介绍了常见的几种交变电流，以开阔学生思路，但不要求引伸伸1 交变电流 教学建议教学建议4在这一节中学生要第一次接受许多新名词，如交变电在这一节中学生要第一次接受许多新名词，如交变电流、正弦电流、中性面、瞬时值、最大值流、正弦电流、中性面、瞬时值、最大值( (以及下一节的有效以及下一节的有效值值) )等等要让学生明白这些名词的准确含义特别是对中性等等要让学生明白这些名

8、词的准确含义特别是对中性面的理解，要让学生明确，中性面是指与磁场方向垂直的平面的理解，要让学生明确，中性面是指与磁场方向垂直的平面当线圈位于中性面时，线圈中感应电动势为零，线圈转动面当线圈位于中性面时，线圈中感应电动势为零，线圈转动过程中通过中性面时，感应电动势方向要改变过程中通过中性面时，感应电动势方向要改变1 交变电流 教学建议教学建议5课本上介绍的交变电流的产生，实际上是正弦交流电课本上介绍的交变电流的产生，实际上是正弦交流电的产生以矩形线框在匀强磁场中匀速转动为模型，以线框通的产生以矩形线框在匀强磁场中匀速转动为模型，以线框通过中性面为计时起点，得到电动势随时间满足正弦变化的交变过中性

9、面为计时起点，得到电动势随时间满足正弦变化的交变电流这里可以明确指出，电动势的最大值由线框的匝数、线电流这里可以明确指出，电动势的最大值由线框的匝数、线框面积、转动角速度和磁感应强度共同决定框面积、转动角速度和磁感应强度共同决定1 交变电流 教学建议教学建议6课本将线框的位置与产生的电动势对应起来，意图是课本将线框的位置与产生的电动势对应起来，意图是帮助学生建立起鲜明的形象，把物理过程和描述它的物理量对帮助学生建立起鲜明的形象，把物理过程和描述它的物理量对应起来教师可以通过一些问题的提出，帮助学生理解有关内应起来教师可以通过一些问题的提出，帮助学生理解有关内容，例如，如果在线框转到线框平面与磁

10、感线平行时开始计时，容，例如，如果在线框转到线框平面与磁感线平行时开始计时，它产生的电动势随时间变化的图像应是什么样的？它产生的电动势随时间变化的图像应是什么样的？1 交变电流 新课导入新课导入【导入一【导入一】1831年法拉第发现了电磁感应现象，为人类进入电气化年法拉第发现了电磁感应现象，为人类进入电气化时代打开了大门今天我们使用的时代打开了大门今天我们使用的电灯、微波炉等家用电器中电灯、微波炉等家用电器中的交流电是怎样产生的并且怎样送到我们的家庭中来的呢？这的交流电是怎样产生的并且怎样送到我们的家庭中来的呢？这就是这一章要学习的主要内容，先看就是这一章要学习的主要内容，先看“交变电流的产生

11、交变电流的产生”新课导入新课导入1 交变电流 新课导入新课导入【导入二【导入二】情境导入情境导入利用利用电压传感器电压传感器( (或电流传感器或电流传感器) )可以可以在荧光屏上绘出电在荧光屏上绘出电压压( (或电流或电流) )随时间变化的图像这种大小和方向都随时间周期随时间变化的图像这种大小和方向都随时间周期性变化的电流，叫作交变电流，那么，交变电流是怎样产生的？性变化的电流，叫作交变电流，那么，交变电流是怎样产生的？它和我们前面学习的电磁感应现象有什么关系？这些将是我们它和我们前面学习的电磁感应现象有什么关系？这些将是我们这一节要研究的问题这一节要研究的问题. 1 交变电流 知识必备知识必

12、备知识必备知识必备知识点一交变电流定义知识点一交变电流定义_和和_都随时间做周期性变化的电流叫作交都随时间做周期性变化的电流叫作交变电流，简称交流变电流，简称交流( (AC) )；_不随时间变化的电流称为不随时间变化的电流称为直流直流( (DC) )_都不随时间变化的电流称为恒定都不随时间变化的电流称为恒定电流电流大小方向方向大小和方向1 交变电流 知识必备知识必备知识点二交变电流产生原理知识点二交变电流产生原理1正弦式交变电流产生的方法：线圈在正弦式交变电流产生的方法：线圈在_磁场中绕磁场中绕_于磁感线的轴于磁感线的轴_转动转动2交变电流的变化规律交变电流的变化规律( (1) )正弦式交变电

13、流：按正弦式交变电流：按_规律变化的交变电流叫作规律变化的交变电流叫作正弦式交变电流，其电动势瞬时值表达式为正弦式交变电流，其电动势瞬时值表达式为e_( (2) )当正弦式交变电流的负载为灯泡等用电器时，负载两当正弦式交变电流的负载为灯泡等用电器时，负载两端的电压端的电压u、流过的电流、流过的电流i也按也按_变化，即变化，即u_，i_匀强垂直匀速正弦Emsin t正弦规律Umsin tImsin t1 交变电流 学习互动学习互动学习互动学习互动考点一交变电流的产生考点一交变电流的产生 想一想想一想 1. .阅读教材中的阅读教材中的“做一做做一做”，回答问题：，回答问题：当线圈快速转动时，我们能

14、观察到两个二极管交替闪烁，当线圈快速转动时，我们能观察到两个二极管交替闪烁，这说明了什么？这说明了什么？2分析教材中交流发电机的示意图，回答下列问题：分析教材中交流发电机的示意图，回答下列问题：( (1) )请分析线圈转动一周的过程中，线圈中的电流方向的变请分析线圈转动一周的过程中，线圈中的电流方向的变化情况化情况( (2) )线圈转动过程中，当产生的感应电动势有最大值和最小线圈转动过程中，当产生的感应电动势有最大值和最小值时线圈分别在什么位置？值时线圈分别在什么位置？【答案】【答案】 1.手摇发电机产生的电流方向在周期性变化手摇发电机产生的电流方向在周期性变化 2( (1) )( (2) )

15、线圈转到乙、丁瞬间，线圈转到乙、丁瞬间，AB边与边与CD边都垂直切割磁感边都垂直切割磁感线，产生的感应电动势最大；转到甲、丙瞬间，线，产生的感应电动势最大；转到甲、丙瞬间，AB边与边与CD边边不切割磁感线，此时感应电动势最小不切割磁感线，此时感应电动势最小1 交变电流 学习互动学习互动转动过程转动过程电流方向电流方向甲甲乙乙B A D C乙乙丙丙B A D C丙丙丁丁A B C D丁丁甲甲A B C D1 交变电流 学习互动学习互动 要点总结要点总结 1中性面：与磁感线中性面：与磁感线_时的平面时的平面2当线圈平面位于中性面时，线圈中的磁通量当线圈平面位于中性面时，线圈中的磁通量_，线圈中的电

16、流线圈中的电流_，且线圈平面经过中性面时，电流方向就，且线圈平面经过中性面时，电流方向就发生发生_，故线圈转动一周电流方向改变，故线圈转动一周电流方向改变_垂直最大为零改变两次1 交变电流 学习互动学习互动例例1( (多选多选) )矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面的矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面的轴匀速转动时产生了交变电流，下列说法正确的是轴匀速转动时产生了交变电流，下列说法正确的是( () )A当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大B当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零为零C每当线

17、框经过中性面时，感应电流方向就改变一次每当线框经过中性面时，感应电流方向就改变一次D线框经过中性面时，各边切割磁感线的速度为零线框经过中性面时，各边切割磁感线的速度为零1 交变电流 学习互动学习互动CD 解析解析 线框线框位于中性面时，线框平面与磁感线垂位于中性面时，线框平面与磁感线垂直，穿过线框的磁通量最大，但此时切割磁感线的两边的速度直，穿过线框的磁通量最大，但此时切割磁感线的两边的速度与磁感线平行，即不切割磁感线，所以感应电动势等于零，即与磁感线平行，即不切割磁感线，所以感应电动势等于零，即此时穿过线框的磁通量的变化率等于零，感应电流的方向在此此时穿过线框的磁通量的变化率等于零，感应电流

18、的方向在此时改变线框垂直于中性面时，穿过线框的磁通量为零，但切时改变线框垂直于中性面时，穿过线框的磁通量为零，但切割磁感线的两边都是垂直切割，有效切割速度最大，所以感应割磁感线的两边都是垂直切割，有效切割速度最大，所以感应电动势最大，也可以说此时穿过线框的磁通量的变化率最电动势最大，也可以说此时穿过线框的磁通量的变化率最大大C、D选项正确选项正确1 交变电流 学习互动学习互动考点二交变电流的变化规律考点二交变电流的变化规律 想一想想一想 如如图图511所示，线圈平面从中性面开始转动，所示，线圈平面从中性面开始转动，角速度为角速度为.经过时间经过时间t，线圈转过的角度是，线圈转过的角度是t，ab

19、边的线速度边的线速度v的方向跟磁感线方向间的夹角也等于的方向跟磁感线方向间的夹角也等于t.设设ab边长为边长为L1，bc边长为边长为L2，线圈面积，线圈面积SL1L2，磁感应强度为，磁感应强度为B，则：，则：图图5111 交变电流 学习互动学习互动( (1) )ab边产生的感应电动势为多大？边产生的感应电动势为多大？( (2) )整个线圈中的感应电动势为多大？整个线圈中的感应电动势为多大？( (3) )若线圈有若线圈有N匝，则整个线圈的感应电动势为多大？匝，则整个线圈的感应电动势为多大？1 交变电流 学习互动学习互动1 交变电流 学习互动学习互动 要点总结要点总结 1若线圈从中性面开始计时，则

20、感应电动势若线圈从中性面开始计时，则感应电动势e_；若线圈从位于与中性面垂直的位置开始计；若线圈从位于与中性面垂直的位置开始计时，则感应电动势时，则感应电动势e_，故感应电动势的瞬时，故感应电动势的瞬时值表达式与值表达式与_有关有关2交变电流的电动势的峰值交变电流的电动势的峰值Em_开始计时的位置Emsin tEmcos tNBS1 交变电流 学习互动学习互动例例2有一个有一个10匝正方形线框，边长为匝正方形线框，边长为20 cm，线框总电，线框总电阻为阻为1 ，线框绕，线框绕OO轴以轴以10 rad/ /s的角速度匀速转动，如图的角速度匀速转动，如图512所示，垂直于线框平面向里的匀强磁场的

21、磁感应强度为所示，垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5 T，OO轴垂直于磁场方向轴垂直于磁场方向图图5121 交变电流 学习互动学习互动( (1) )该线框产生的交变电流的电动势最大值、电流最大该线框产生的交变电流的电动势最大值、电流最大值分别是多少？值分别是多少？( (2) )线框从图示位置转过线框从图示位置转过60时，感应电动势的瞬时值时，感应电动势的瞬时值是多大？是多大？( (3) )写出感应电动势随时间变化的表达式写出感应电动势随时间变化的表达式( (从图示位置开从图示位置开始计时始计时) )1 交变电流 学习互动学习互动1 交变电流 学习互动学习互动考点三交变电流的图像考

22、点三交变电流的图像 想一想想一想 正弦式交变电流的图像一定是正弦曲线吗？正弦式交变电流的图像一定是正弦曲线吗？1 交变电流 学习互动学习互动【答案】不一定，根据计时起点不同，它也可能是余弦【答案】不一定，根据计时起点不同，它也可能是余弦曲线曲线1 交变电流 学习互动学习互动 要点总结要点总结 1正弦式交变电流的图像是正弦式交变电流的图像是_或或_曲线曲线2根据法拉第电磁感应定律和有关数学知识，线圈中根据法拉第电磁感应定律和有关数学知识，线圈中感应电流感应电流( (电动势电动势) )的变化和磁通量的变化可互相推知的变化和磁通量的变化可互相推知正弦余弦1 交变电流 学习互动学习互动例例3 处在匀强

23、磁场中的矩形线圈处在匀强磁场中的矩形线圈abcd以恒定的角速度以恒定的角速度绕绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与边转动，磁场方向平行于纸面并与ab边垂直在边垂直在t0时时刻，线圈平面与纸面重合，如图刻，线圈平面与纸面重合，如图513所示，线圈的所示，线圈的cd边离开边离开纸面向外运动若规定沿纸面向外运动若规定沿abcda方向的感应电流为正，方向的感应电流为正，则图则图514中能反映线圈中感应电流中能反映线圈中感应电流i随时间随时间t变化的图像是变化的图像是( () )图图5141 交变电流 学习互动学习互动图图5151 交变电流 学习互动学习互动C 解析解析 线圈在磁场中从图示位置开始匀速转

24、动时可线圈在磁场中从图示位置开始匀速转动时可以产生按余弦规律变化的交流电对于图示起始时刻，线圈以产生按余弦规律变化的交流电对于图示起始时刻，线圈的的cd边离开纸面向纸外运动，速度方向和磁场方向垂直，产边离开纸面向纸外运动，速度方向和磁场方向垂直，产生的电动势的瞬时值最大；用右手定则判断出电流方向为逆生的电动势的瞬时值最大；用右手定则判断出电流方向为逆时针方向，与规定的正方向相同所以时针方向，与规定的正方向相同所以C对对1 交变电流 备用习题备用习题备用习题备用习题1( (多选多选) )如图所示的图像中属于交流电的有如图所示的图像中属于交流电的有( () )1 交变电流 备用习题备用习题ABC

25、解析解析 根据交变电流的定义知，是否属于交变根据交变电流的定义知，是否属于交变电流关键是看电流方向是否发生变化，而不是看电流大小电流关键是看电流方向是否发生变化，而不是看电流大小1 交变电流 备用习题备用习题2( (多选多选) )如图所示，如图所示，矩形线圈矩形线圈abcd放在匀强磁场中，放在匀强磁场中，adbcl1，abcdl2.从图示位置起该线圈以角速度从图示位置起该线圈以角速度绕不同绕不同转轴匀速转动，则转轴匀速转动，则( () )1 交变电流 备用习题备用习题1 交变电流 备用习题备用习题CD 解析解析 以以O1O1为轴转动时，磁通量不变，不为轴转动时，磁通量不变，不产生交变电流无论以

26、产生交变电流无论以OO为轴还是以为轴还是以ab为轴转动，感应为轴转动，感应电动势的最大值都是电动势的最大值都是Bl1l2.由于是从与磁场平行的面开始由于是从与磁场平行的面开始计时，故产生的是余弦式交变电流，计时，故产生的是余弦式交变电流，C、D正确正确1 交变电流 备用习题备用习题3有一个正方形线圈，匝数为有一个正方形线圈，匝数为10匝，边长为匝，边长为20 cm，线圈，线圈总电阻为总电阻为1 ，线圈绕，线圈绕OO轴以轴以10 rad/s的角速度匀速转动，如的角速度匀速转动，如图所示，匀强磁场的磁感应强度为图所示，匀强磁场的磁感应强度为0.5 T，问：，问：1 交变电流 备用习题备用习题( (

27、1) )该线圈产生的交变电流电动势的峰值、电流的峰值分该线圈产生的交变电流电动势的峰值、电流的峰值分别是多少？别是多少？( (2) )若从中性面位置开始计时，写出感应电动势随时间变若从中性面位置开始计时，写出感应电动势随时间变化的表达式化的表达式( (3) )线圈线圈从中性面位置开始转过从中性面位置开始转过30时，感应电动势的瞬时，感应电动势的瞬时值是多大？时值是多大？1 交变电流 备用习题备用习题1 交变电流 备用习题备用习题4线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生交变电流的图像如图所示，由图中信息可以判断生交变电流的图像如图所示，由图

28、中信息可以判断()1 交变电流 备用习题备用习题A在在A和和C时刻线圈处于中性面位置时刻线圈处于中性面位置B在在B和和D时刻穿过线圈的磁通量为零时刻穿过线圈的磁通量为零C从从AD过程线圈转过的角度为过程线圈转过的角度为2D若从若从OD过程历时过程历时0.02 s，则在，则在1 s内交变电流的方内交变电流的方向改变向改变100次次1 交变电流 备用习题备用习题1 交变电流 备用习题备用习题1 交变电流 备用习题备用习题A线圈中的电流最大线圈中的电流最大B穿过线圈的磁通量为零穿过线圈的磁通量为零C线圈所受的安培力为零线圈所受的安培力为零D线圈中的电流为零线圈中的电流为零1 交变电流 备用习题备用习

29、题1 交变电流 自我检测自我检测自我检测自我检测1( (交变电流的产生交变电流的产生) )图图515为演示交变电流产生的装置图，为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，说法正确的关于这个实验，说法正确的是是( () )图图5151 交变电流 自我检测自我检测A线圈每转动一周，电流方向改变一次线圈每转动一周，电流方向改变一次B图示位置为中性面，线圈中无感应电流图示位置为中性面，线圈中无感应电流C图示位置图示位置ab边的感应电流方向为边的感应电流方向为abD线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零1 交变电流 自我检测自我检测C 解析解析 线圈在磁场中

30、匀速转动时，在电路中产生周期线圈在磁场中匀速转动时，在电路中产生周期性变化的交变电流，线圈经过中性面时电流改变方向，线圈每性变化的交变电流，线圈经过中性面时电流改变方向，线圈每转动一周，有两次通过中性面，电流方向改变两次线圈处于转动一周，有两次通过中性面，电流方向改变两次线圈处于图示位置时，图示位置时，ab边向右运动，由右手定则，边向右运动，由右手定则，ab边的感应电流方边的感应电流方向为向为ab；线圈平面与磁场方向平行时，；线圈平面与磁场方向平行时，ab、cd边垂直切割磁边垂直切割磁感线，线圈产生的电动势最大，也可以这样认为，线圈处于竖感线，线圈产生的电动势最大，也可以这样认为，线圈处于竖直

31、位置时，磁通量为零，但磁通量的变化率最大只有直位置时，磁通量为零，但磁通量的变化率最大只有C正确正确1 交变电流 自我检测自我检测1 交变电流 自我检测自我检测【答案【答案】D1 交变电流 自我检测自我检测3( (交变电流的图像交变电流的图像) )线圈在匀强磁场中匀速转动产生线圈在匀强磁场中匀速转动产生交变电流的图像如图交变电流的图像如图516所示，由图像所示，由图像可知可知( () )图图5161 交变电流 自我检测自我检测A在在t1、t3时刻线圈处于中性面位置时刻线圈处于中性面位置B在在t2、t4时刻穿过线圈的磁通量为零时刻穿过线圈的磁通量为零C从从t1时刻到时刻到t4时刻线圈转过的角度为

32、时刻线圈转过的角度为D若从若从0时刻到时刻到t4时刻经过时刻经过0.02 s，则在，则在1 s内交流电的方内交流电的方向改变向改变100次次1 交变电流 自我检测自我检测D 解析解析 t1、t3时刻感应电流最大，线圈位置与中性面时刻感应电流最大，线圈位置与中性面垂直；垂直；t2、t4时刻感应电流为零，线圈在中性面，磁通量最时刻感应电流为零，线圈在中性面，磁通量最大从大从t1时刻到时刻到t4时刻线圈转过的角度为时刻线圈转过的角度为.从从0时刻到时刻到t4时刻经过时刻经过0.02 s，线圈转动周期，线圈转动周期T0.02 s，在，在1 s内交流电的方向改变内交流电的方向改变100次次D正确正确2

33、描述交变电流的物理量2 描述交变电流的物理量2 描述交变电流的物理量 三维目标三维目标三维目标三维目标【知识与技能【知识与技能】( (1) )知道交变电流和电压的最大值、瞬时值、有效值等及知道交变电流和电压的最大值、瞬时值、有效值等及其关系其关系( (2) )知道交变电流的周期和频率，以及它们之间的关系知道交变电流的周期和频率，以及它们之间的关系( (3) )知道我国供电线路交变电流的周期和频率知道我国供电线路交变电流的周期和频率2 描述交变电流的物理量 三维目标三维目标【过程与方法【过程与方法】( (1) )用等效的方法得出描述交变电流的有效值用等效的方法得出描述交变电流的有效值( (2)

34、)通过演示实验和例题分析使学生正确理解并掌握有效通过演示实验和例题分析使学生正确理解并掌握有效值、最大值的概念值、最大值的概念( (3) )学会观察实验，分析图像，由感性认识到理性思考的学会观察实验，分析图像，由感性认识到理性思考的思维方式思维方式2 描述交变电流的物理量 三维目标三维目标【情感、态度与价值观【情感、态度与价值观】通过对描述交变电流的物理量的学习，体会描述复杂事通过对描述交变电流的物理量的学习，体会描述复杂事物的复杂性，树立科学、严谨的学习和认识事物的态度物的复杂性，树立科学、严谨的学习和认识事物的态度2 描述交变电流的物理量 重点难点重点难点重点难点重点难点【重点【重点】有效

35、值的概念和计算有效值的概念和计算【难点【难点】有效值的概念和计算有效值的概念和计算2 描述交变电流的物理量 教学建议教学建议教学建议教学建议1要让学生知道，由于交变电流的电压、电流等的大要让学生知道，由于交变电流的电压、电流等的大小和方向都随时间做周期性变化，就需要多一些物理量来描小和方向都随时间做周期性变化，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最大数值，反映了交变电流的变

36、化范围2 描述交变电流的物理量 教学建议教学建议2交变电流的有效值表示交变电流产生的平均效果，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

37、应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意义2 描述交变电流的物理量 教学建议教学建议3要让学生知道，提到交变电流的电压、电流、电动要让学生知道，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，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，不要求证明它十分有用，应要求学生记住还要

38、让出的，不要求证明它十分有用，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形的交变电流并不成立2 描述交变电流的物理量 新课导入新课导入新课导入新课导入【导入一【导入一】上节课讲了矩形线圈在匀强磁场中转动，在线框中产生了上节课讲了矩形线圈在匀强磁场中转动，在线框中产生了正弦交流电正弦交流电 师问师问 如何描述它？如何描述它？ 生答生答 1公式法：从中性面开始计时，得出公式法：从中性面开始计时，得出瞬时电动势瞬时电动势eEmsin t，其中，其中EmNBS.瞬时电流瞬时电流iImsin t.瞬时电

39、压瞬时电压uUmsin t.2 描述交变电流的物理量 新课导入新课导入2图像法：如图所示图像法：如图所示2 描述交变电流的物理量 新课导入新课导入 教师指出教师指出 交变电流的大小和方向都随时间做周期性变交变电流的大小和方向都随时间做周期性变化，只用电压、化，只用电压、电流描述不全面下面学习描述交变电流特征电流描述不全面下面学习描述交变电流特征的其他物理量的其他物理量 2 描述交变电流的物理量 新课导入新课导入【导入二【导入二】情景导入情景导入我们家庭用的交流用电器铭牌上标称的我们家庭用的交流用电器铭牌上标称的“额定电压：额定电压：220 V”“”“频率：频率：50 Hz”“”“额定功率：额定

40、功率：1000 W”等是怎么等是怎么回事？有什么意义？这就是我们这一节将要研究的内容回事？有什么意义？这就是我们这一节将要研究的内容2 描述交变电流的物理量 知识必备知识必备知识必备知识必备1交变电流完成交变电流完成_所需的时间叫周所需的时间叫周期，单位是秒周期越大，交变电流变化越慢，在一个周期，单位是秒周期越大，交变电流变化越慢，在一个周期内，电流的方向变化期内，电流的方向变化_交变电流在交变电流在1 s内完成内完成_叫频率，单位是赫兹，简称赫，符号叫频率，单位是赫兹，简称赫，符号为为Hz. .频率越大，交变电流变化频率越大，交变电流变化_周期周期T与频率与频率f的的关系为关系为_或或_2交

41、变电流的有效值根据交变电流的有效值根据_来规定，来规定，即让交变电流和恒定电流分别通过即让交变电流和恒定电流分别通过_，如果在如果在_它们产生的它们产生的_相等，就相等，就把这一恒定电流的数值叫作这一交变电流的有效值把这一恒定电流的数值叫作这一交变电流的有效值两次一次周期性变化越快周期性变化的次数交流的一个周期内电流的热效应大小相同的电阻热量2 描述交变电流的物理量 知识必备知识必备3在正弦式交变电流中，最大值与有效值之间的关系为在正弦式交变电流中，最大值与有效值之间的关系为E_，U_，I_4交变电流交变电流uUmsin( (t) )中的中的_叫交变电流的相叫交变电流的相位，位，t0时交变电流

42、的相位为时交变电流的相位为_，是交变电流的，是交变电流的_两支两支交变电流的相位之差叫它们的交变电流的相位之差叫它们的_，频率相同的两交流电，频率相同的两交流电相位差为相位差为_相位差初相位t常数0.707Em0.707Um0.707Im2 描述交变电流的物理量 学习互动学习互动学习互动学习互动考点一交变电流的周期和频率考点一交变电流的周期和频率 想一想想一想 请同学们阅读教材，回答下列问题请同学们阅读教材，回答下列问题( (1) )什么叫交变电流的周期？什么叫交变电流的频率？什么叫交变电流的周期？什么叫交变电流的频率？( (2) )频率和周期之间的关系是什么？频率和周期之间的关系是什么？2

43、描述交变电流的物理量 学习互动学习互动2 描述交变电流的物理量 学习互动学习互动 要点总结要点总结 1交变电流完成一次交变电流完成一次_所需的时间叫交所需的时间叫交变电流的周期，用变电流的周期，用T T表示交变电流在表示交变电流在1 s内完成周期性变内完成周期性变化的化的_叫交变电流的频率用符号叫交变电流的频率用符号f表示，且周期和频表示，且周期和频率率_2我国电网使用的交变电流频率我国电网使用的交变电流频率f_ _ Hz，周期周期T_ _ s. .周期性变化次数互为倒数500.022 描述交变电流的物理量 学习互动学习互动例例1一个正弦交变电流图像如图一个正弦交变电流图像如图521所示由图像

44、可知所示由图像可知其周期其周期T_，频率，频率f_图图5212 描述交变电流的物理量 学习互动学习互动0.02 s50 Hz解析解析 由题图可以较容易地看出由题图可以较容易地看出T0.02 s，则，则f50 Hz.2 描述交变电流的物理量 学习互动学习互动考点二峰值和有效值考点二峰值和有效值 想一想想一想 如图如图522所示，已知电源电动势所示，已知电源电动势E32 V，内阻，内阻r1 ，R111 ，R24 ，电容器规格为，电容器规格为“10 V500 F”，闭合开关闭合开关图图5222 描述交变电流的物理量 学习互动学习互动( (1) )判断电容器是否会被击穿判断电容器是否会被击穿( (2)

45、 )计算计算1 min内电阻内电阻R1上产生的热量上产生的热量( (3) )若供电电源为交变电流若供电电源为交变电流e32sin 100t(V)，内阻仍为，内阻仍为1 ，则，则( (1) )、( (2) )两问题的结论变化吗？两问题的结论变化吗？2 描述交变电流的物理量 学习互动学习互动2 描述交变电流的物理量 学习互动学习互动 要点总结要点总结 1交变电流的电压、电流能达到的交变电流的电压、电流能达到的_叫峰值，叫峰值，若交流电接入纯电阻电路中，则电流及外电阻两端的电压的若交流电接入纯电阻电路中，则电流及外电阻两端的电压的最大值仍然可以用闭合电路欧姆定律来确定，即最大值仍然可以用闭合电路欧姆

46、定律来确定，即Im_，Um_2使用交变电流的用电器，其最大耐压值应大于其使使用交变电流的用电器，其最大耐压值应大于其使用的交流电压的用的交流电压的_最大数值最大值ImR2 描述交变电流的物理量 学习互动学习互动3确定交变电流有效值的依据是确定交变电流有效值的依据是_4在正弦式交变电流中，最大值与有效值之间的关系在正弦式交变电流中，最大值与有效值之间的关系为：为：E_，U_，I_0.707Um0.707Im0.707Em电流的热效应2 描述交变电流的物理量 学习互动学习互动例例2图图523表示一交变电流随时间的变化图像，其中电表示一交变电流随时间的变化图像，其中电流正值为正弦曲线的正半周，则该交

47、流电的有效值为多少？流正值为正弦曲线的正半周，则该交流电的有效值为多少？图图5232 描述交变电流的物理量 学习互动学习互动2 描述交变电流的物理量 学习互动学习互动2 描述交变电流的物理量 学习互动学习互动2 描述交变电流的物理量 学习互动学习互动 要点总结要点总结 1求电荷量时要用交变电流的平均值求电荷量时要用交变电流的平均值2求电功、电功率时用交变电流的有效值求电功、电功率时用交变电流的有效值2 描述交变电流的物理量 学习互动学习互动例例3如图如图524所示，矩形线圈的匝数为所示，矩形线圈的匝数为N，面积为，面积为S，电阻为电阻为R，在水平向右的磁感应强度为，在水平向右的磁感应强度为B的

48、匀强磁场中绕垂直的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴以角速度于磁场方向的转轴以角速度匀速转动，在图示位置线圈平面匀速转动，在图示位置线圈平面与磁场平行，线圈由图示位置转过与磁场平行，线圈由图示位置转过60角的过程中，求通过线角的过程中，求通过线圈某一横截面的电荷量圈某一横截面的电荷量图图5242 描述交变电流的物理量 学习互动学习互动2 描述交变电流的物理量 备用习题备用习题1一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示，由一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示，由图图可知可知( () )备用习题备用习题2 描述交变电流的物理量 备用习题备用习题A该交流电的电压的有效值为该交流电的电压的有效值

49、为100 VB该交流电的频率为该交流电的频率为25 HzC该交流电压瞬时值的表达式为该交流电压瞬时值的表达式为u100sin 25t VD并联在该电压两端的电压表指针不停摆动并联在该电压两端的电压表指针不停摆动2 描述交变电流的物理量 备用习题备用习题B 解析解析 根据图像可知，该交流电的电压的最大值为根据图像可知，该交流电的电压的最大值为100 V，周期为，周期为4102 s，所以频率为，所以频率为25 Hz，A错误，错误，B正正确；因确；因2f50 rad/s，所以，所以u100sin 50t (V)，C错误；错误；交流电压表的示数为交流电的有效值而不是瞬时值，不随时交流电压表的示数为交流

50、电的有效值而不是瞬时值，不随时间变化，间变化，D错误错误2 描述交变电流的物理量 备用习题备用习题2一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图甲所示已知发电机线圈内阻为图像如图甲所示已知发电机线圈内阻为5.0 ，外接一只电，外接一只电阻为阻为95.0 的灯泡，如图乙所示，则的灯泡，如图乙所示，则()2 描述交变电流的物理量 备用习题备用习题A电压表的示数为电压表的示数为220 VB电路中的电流方向每秒钟改变电路中的电流方向每秒钟改变50次次C灯泡实际消耗的功率为灯泡实际消耗的功率为484 WD发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为发电机线圈

51、内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J2 描述交变电流的物理量 备用习题备用习题2 描述交变电流的物理量 备用习题备用习题2 描述交变电流的物理量 备用习题备用习题2 描述交变电流的物理量 备用习题备用习题4在方向水平的匀强磁场中，一正方形闭合线圈绕垂直在方向水平的匀强磁场中，一正方形闭合线圈绕垂直于磁感线的轴匀速转动，已知线圈的匝数为于磁感线的轴匀速转动，已知线圈的匝数为n100匝，边长匝，边长为为20 cm，电阻为，电阻为10 ，转动频率，转动频率f50 Hz，磁场的磁感应强，磁场的磁感应强度为度为0.5 T.( (1) )求外力驱动线圈转动的功率求外力驱动线圈转动的功率( (2) )转至线

52、圈平面与中性面的夹角为转至线圈平面与中性面的夹角为30时，求线圈产生时，求线圈产生的感应电动势及感应电流的大小的感应电动势及感应电流的大小( (3) )线圈由中性面转至与中性面成线圈由中性面转至与中性面成30夹角的过程中，求夹角的过程中，求通过线圈横截面的电荷量通过线圈横截面的电荷量2 描述交变电流的物理量 备用习题备用习题2 描述交变电流的物理量 备用习题备用习题2 描述交变电流的物理量 自我检测自我检测1( (交变电流的周期和频率交变电流的周期和频率) )图图525是一个正弦式交变电是一个正弦式交变电流的图像，下列说法正确流的图像，下列说法正确的是的是( () )自我检测自我检测图图525

53、2 描述交变电流的物理量 自我检测自我检测A周期是周期是0.2 s，电流的峰值是，电流的峰值是10 AB周期是周期是0.15 s，电流的峰值是，电流的峰值是10 AC频率是频率是5 Hz，电流的有效值是，电流的有效值是10 AD频率是频率是0.2 Hz，电流的有效值是，电流的有效值是7.07 A2 描述交变电流的物理量 自我检测自我检测2 描述交变电流的物理量 自我检测自我检测2( (峰值和有效值峰值和有效值)()(多选多选) )图图526是某种正弦式交变电是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该压的波形图，由图可确定该电压的电压的( () )图图5262 描述交变电流的物理量 自我检测自我

54、检测A周期是周期是0.01 sB最大值是最大值是311 VC有效值是有效值是220 VD瞬时值表达式为瞬时值表达式为u220sin 100t( (V) )2 描述交变电流的物理量 自我检测自我检测2 描述交变电流的物理量 自我检测自我检测3( (交变电流的平均值和有效值的区别交变电流的平均值和有效值的区别) )如图如图527所示，所示，矩形线圈面积为矩形线圈面积为S，匝数为，匝数为N，线圈电阻为，线圈电阻为r，在磁感应强度，在磁感应强度为为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的OO轴以角速度轴以角速度匀速匀速转动，外电路电阻为转动，外电路电阻为R.当线圈由图示位置转过当

55、线圈由图示位置转过90的过程中，的过程中，求：求：图图5272 描述交变电流的物理量 自我检测自我检测( (1) )通过电阻通过电阻R的电荷量的电荷量q；( (2) )电阻电阻R上所产生的热量上所产生的热量Q.2 描述交变电流的物理量 自我检测自我检测习题课：交变电流的产生及描述习题课：交变电流的产生及描述习题课：交变电流的产生及描述 知识必备知识必备知识必备知识必备1线圈在线圈在_磁场中绕磁场中绕_于磁感线的轴匀速转动于磁感线的轴匀速转动时产生正弦式交变电流，瞬时值表达式时产生正弦式交变电流，瞬时值表达式e e_ (_ (从中从中性面开始计时性面开始计时) )2交变电流的最大值交变电流的最大

56、值Em_，即最大值由线圈匝，即最大值由线圈匝数数n n、_、转动角速度、转动角速度及及_决定，与决定，与_、转轴的位置无关、转轴的位置无关垂直匀强NBS Emsin t线圈的形状磁感应强度B线圈面积S习题课：交变电流的产生及描述 知识必备知识必备3线圈在转动过程中的平均电动势要用线圈在转动过程中的平均电动势要用_计算，即计算，即E_4正弦交流电的有效值正弦交流电的有效值U_，I_其他非正弦交流电的有效值根据其他非正弦交流电的有效值根据_求解求解电流的热效应法拉第电磁感应定律习题课：交变电流的产生及描述 学习互动学习互动学习互动学习互动考点一交变电流瞬时值表达式的应用考点一交变电流瞬时值表达式的

57、应用n 匝横截面积为匝横截面积为S的线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴以角速度的转轴以角速度转动，若从中性面开始计时，则转动，若从中性面开始计时，则eEmsin t，若从垂直于中性面位置开始计时，则若从垂直于中性面位置开始计时，则eEmcos t，其中，其中EmnBS.习题课：交变电流的产生及描述 学习互动学习互动习题课：交变电流的产生及描述 学习互动学习互动习题课：交变电流的产生及描述 学习互动学习互动习题课：交变电流的产生及描述 学习互动学习互动考点二交变电流的图像考点二交变电流的图像正弦交流电的图像是一条正弦曲线，从图像中可以得正弦交流电的图像是一条

58、正弦曲线，从图像中可以得到以下信息：到以下信息：1交变电流的最大值交变电流的最大值Im、Em、周期、周期T.2可确定线圈位于中性面的时刻，也可确定线圈平行可确定线圈位于中性面的时刻，也可确定线圈平行于磁感线的时刻于磁感线的时刻3判断线圈中磁通量的变化情况判断线圈中磁通量的变化情况4分析判断分析判断i、e随时间变化的规律随时间变化的规律习题课：交变电流的产生及描述 学习互动学习互动例例2将阻值为将阻值为5 的电阻接到内阻不计的交流电源上，的电阻接到内阻不计的交流电源上，电源电动势随时间变化的规律如图电源电动势随时间变化的规律如图X42所示，下列说法正所示，下列说法正确的是确的是()图图X42习题

59、课：交变电流的产生及描述 学习互动学习互动习题课：交变电流的产生及描述 学习互动学习互动习题课：交变电流的产生及描述 学习互动学习互动考点三交变电流有效值的计算考点三交变电流有效值的计算计算交变电流的有效值一般有以下两种情况：计算交变电流的有效值一般有以下两种情况：1对于按正对于按正(余余)弦规律变化的电流，可先根据弦规律变化的电流，可先根据EmnBS求出其最大值，然后根据求出其最大值，然后根据E求出其有效值，则有关电求出其有效值，则有关电功、电功率的计算及各种交流仪表读数等相应的问题可得到功、电功率的计算及各种交流仪表读数等相应的问题可得到解决解决2当电流按非正当电流按非正(余余)弦规律变化

60、时，必须根据电流的弦规律变化时，必须根据电流的热效应求解，且时间一般取一个周期热效应求解，且时间一般取一个周期习题课：交变电流的产生及描述 学习互动学习互动例例3有两个完全相同的电热器，分别通以如图有两个完全相同的电热器，分别通以如图X43甲甲和乙所示的峰值相等的方波交变电流和正弦交变电流求这和乙所示的峰值相等的方波交变电流和正弦交变电流求这两个电热器的电功率之比两个电热器的电功率之比图图X43习题课：交变电流的产生及描述 学习互动学习互动习题课：交变电流的产生及描述 学习互动学习互动考点四交变电流的考点四交变电流的“四值四值”交变电流的交变电流的“四值四值”，即最大值、有效值、平均值、瞬，即