2022年高二物理上學(xué)期 表征交變電流的物理量教案

上傳人:xt****7 文檔編號:106760927 上傳時間:2022-06-13 格式:DOC 頁數(shù):3 大?。?11KB
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1、2022年高二物理上學(xué)期 表征交變電流的物理量教案 一、目標(biāo): l、掌握表征交變電流大小物理量。 2、理解有效值的定義并會用它解決相關(guān)問題。 3、掌握表征交變電流變化快慢的物理量。 二、重點、難點 重點:表征交流電大小的物理量 難點:有效值的定義 三、教學(xué)過程: (一)、知識回顧 一)、交變電流: 大小和方向都隨時間作周期性變化的電流叫做交變電流,簡稱交流。如圖所示(b)、(c)、(e)所示電流都屬于交流,其中按正弦規(guī)律變化的交流叫正弦交流。如圖(b)所示。而(a)、(d)為直流其中(a)為恒定電流。 二)、正弦交流的產(chǎn)生及變化規(guī)律。 1、產(chǎn)生:當(dāng)線圈在勻強磁場中繞垂

2、直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時,線圈中產(chǎn)生的交流是隨時間按正弦規(guī)律變化的。即正弦交流。 2、中性面:勻速旋轉(zhuǎn)的線圈,位于跟磁感線垂直的平面叫做中性面。這一位置穿過線圈的磁通量最大,但切割邊都未切割磁感線,或者說這時線圈的磁通量變化率為零,線圈中無感應(yīng)電動勢。 3、規(guī)律: (1)、函數(shù)表達式:從中性面開始計時,則e=NBSωsinωt 。用ε表示峰值NBSω 則e=εsinωt在純電阻電路中,電流I=sinωt=Isinωt,電壓u=Usinωt 。 (二)、新課教學(xué): 1、表征交變電流大小物理量 ①瞬時值:對應(yīng)某一時刻的交流的值 用小寫字母x 表示,e i u

3、②峰值(即最大的瞬時值 ):用大寫字母表示,Um 、?。蒻  、εm εm= nsBω Im=εm/ R 注意:線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時,所產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的峰值為ε=NBSω,即僅由匝數(shù)N,線圈面積S,磁感強度B和角速度ω四個量決定。與軸的具體位置,線圈的形狀及線圈是否閉合都是無關(guān)的。 ③有效值: ⅰ、意義:描述交流電做功或熱效應(yīng)的物理量 ⅱ、定義:跟交流熱效應(yīng)相等的恒定電流的值叫做交流的有效值。 ⅲ、正弦交流的有效值與峰值之間的關(guān)系是ε= I= U=。 注意:正弦交流的有效值和峰值之間具有ε=,U=的關(guān)系,非正弦(或余弦)交流無此關(guān)

4、系,但可按有效值的定義進行推導(dǎo),如對于正負半周最大值相等的方波電流,其熱效應(yīng)和與其最大值相等的恒定電流是相同的,因而其有效值即等于其最大值。即I=I。 ⅳ、交流用電器的額定電壓和額定電流指的是有效值;交流電流表和交流電壓表的讀數(shù)是有效值。對于交流電若沒有特殊說明的均指有效值。 ⅴ、在求交流電的功、功率或電熱時必須用交流電的有效值。 ④峰值、有效值、平均值在應(yīng)用上的區(qū)別。 峰值是交流變化中的某一瞬時值,對純電阻電路來說,沒有什么應(yīng)用意義。若對含電容電路,在判斷電容器是否會被擊穿時,則需考慮交流的峰值是否超過電容器的耐壓值。 交流的有效值是按熱效應(yīng)來定義的,對于一個確定的交流來說,其有效

5、值是一定的。而平均值是由公式確定的,其值大小由某段時間磁通量的變化量來決定,在不同的時間段里是不相同的。如對正弦交流,其正半周或負半周的平均電動勢大小 為,而一周期內(nèi)的平均電動勢卻為零。在計算交流通過電阻產(chǎn)生的熱功率時,只能用有效值,而不能用平均值。在計算通過導(dǎo)體的電量時,只能用平均值,而不能用有效值。 在實際應(yīng)用中,交流電器銘牌上標(biāo)明的額定電壓或額定電流都是指有效值,交流電流表和交流電壓表指示的電流、電壓也是有效值,解題中,若題示不加特別說明,提到的電流、電壓、電動勢時,都是指有效值。 2、表征交變電流變化快慢的物理量 ①、周期T:電流完成一次周期性變化所用的時間。單位:s . ②

6、、頻率f:一秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)。單位:HZ. ③、角頻率ω:就是線圈在勻強磁場中轉(zhuǎn)動的角速度。單位:rad/s. ④、角速度、頻率、周期,的關(guān)系    ω=2f= 3、疑難辨析 交流電的電動勢瞬時值和穿過線圈面積的磁通量的變化率成正 比。當(dāng)線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時,線圈磁通量也是按正弦(或余弦)規(guī)律變化的,若從中性面開始計時,t=0時,磁通量最大,φ應(yīng)為余弦函數(shù),此刻變化率為零(切線斜率為零),t=時,磁通量為零,此刻變化率最大(切線斜率最大),因此從中性面開始計時,感應(yīng)電動勢的瞬時表達式是正弦函數(shù),如圖15-2(a)(b)所示分別是φ=φcosωt和e=εsinωt。 (

7、三)、例題解析 [例1]、如圖表示一交流隨時間變化的圖像,求此交流的有效值。   解析:此題所給交流正負半周的最大值不相同,許多同學(xué)對交流電有效值的意義理解不深,只知道機械地套用正弦交流電的最大值是有效值的倍的關(guān)系,直接得出有效值,而對此題由于正負半周最大值不同,就無從下手。應(yīng)該注意到在一個周期內(nèi)前半周期和后半周期的有效值是可求的,再根據(jù)有效值的定義,選擇一個周期的時間,利用在相同時間內(nèi)通過相同的電阻所產(chǎn)生的熱量相同,從焦耳定律求得。 IR·T=I1R·+ I2R· 即I=(·+()· 解得 I=A [例2]、如圖15-4所示,在勻強磁場中有一

8、個“”形導(dǎo)線框可繞AB軸轉(zhuǎn)動,已知勻強磁場的磁感強度B=T,線框的CD邊長為20cm、CE、DF長均為10cm,轉(zhuǎn)速為50r/s,若從圖示位置開始計時(1)寫出線框中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式。(2)若線框電阻r=3,再將AB兩端接“6V,12W”燈泡,小燈泡能否正常發(fā)光?若不能,小燈泡實際功率多大? 解析:(1)注意到圖示位置磁感線與線圈平面平行,瞬時值表達式應(yīng)為余弦函數(shù),先出最大值和角頻率。 ω=2πn=100πrad/s ε=BSω=×0.2×0.1×100π=10(V) 所以電動勢瞬時表達式應(yīng)為e=10cos100πt(V)。 (2)小燈泡是純電阻電路,其電阻為R= 首先求出交流電動勢有效值ε==10(V)此后即可看成 恒定電流電路,如圖15-5 所示,顯然由于R=r,=5v,小于額定電壓,不能正常發(fā)光。其實際功率是p==8.3(w) 四、鞏固練習(xí) 略 作業(yè):(1)~(6)

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