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:hz.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(请记得收藏本站-一路高升范文网,以获取更多新鲜内容)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
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