高中物理電流教案

11-12學(xué)年高二物理學(xué)案：5.2描述交變電流的物理量學(xué)案（人教版選修3-2）。

作為優(yōu)秀的教學(xué)工作者，在教學(xué)時能夠胸有成竹，教師要準(zhǔn)備好教案，這是老師職責(zé)的一部分。教案可以讓學(xué)生更好地進入課堂環(huán)境中來，使教師有一個簡單易懂的教學(xué)思路。那么如何寫好我們的教案呢？下面是小編精心為您整理的“11-12學(xué)年高二物理學(xué)案：5.2描述交變電流的物理量學(xué)案（人教版選修3-2）”，相信您能找到對自己有用的內(nèi)容。

11-12學(xué)年高二物理學(xué)案：5.2描述交變電流的物理量學(xué)案（人教版選修3-2）

1．交變電流完成一次周期性變化的______稱為交變電流的周期．交變電流在1s內(nèi)完成周期性變化的______叫做它的頻率，周期和頻率互為__________即________或________．
2．讓交流與恒定電流分別通過______的電阻，如果在交流的一個______內(nèi)它們產(chǎn)生的______相等，這個恒定電流I、電壓U就叫做交流的電流、電壓的有效值．
3．正弦式交變電流的峰值和有效值的關(guān)系為________，____________
4．某交變電流的方向在1s內(nèi)改變100次，則其周期T和頻率f分別為()
A．T＝0.01sB．T＝0.02s
C．f＝100HzD．f＝50Hz
5．一矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的交變電動勢的圖象如圖1所示，則()
圖1
A．交變電流的頻率是4πHz
B．當(dāng)t＝0時，線圈平面與磁感線垂直
C．當(dāng)t＝πs時，e有最大值
D．交流電的周期是2πs
6．如圖2是一個正弦式交變電流的圖象，下列說法正確的是()
圖2
A．周期是0.2s，電流的峰值是10A
B．周期是0.15s，電流的峰值是10A
C．頻率是5Hz，電流的有效值是10A
D．頻率是0.2Hz，電流的有效值是7.07A
【概念規(guī)律練】
知識點一交變電流的周期和頻率
1．某交變電壓隨時間的變化規(guī)律如圖3所示，則此交變電流的頻率為________Hz.線圈轉(zhuǎn)動的角速度是________rad/s.若將此電壓加在10μF的電容器上，則電容器的耐壓值不應(yīng)小于________V.
圖3
2．我國照明電壓的瞬時值表達(dá)式為e＝2202sin100πtV，它的周期是________，頻率是________，在1s內(nèi)電流的方向改變________次，電壓最大值為________．
知識點二交變電流的峰值和有效值
3．關(guān)于交變電流的感應(yīng)電動勢的有效值U和最大值Um，下列說法中正確的是()
A．任何形式的交變電流都具有U＝Um/2的關(guān)系
B．只有正(余)弦交變電流才具有U＝Um2的關(guān)系
C．照明電壓220V、動力電壓380V指的都是最大值
D．交流電壓表和交流電流表測的都是最大值
4．電阻R1、R2與交流電源按照圖4(a)方式連接，R1＝10Ω，R2＝20Ω.合上開關(guān)S后，通過電阻R2的正弦交變電流i隨時間t變化的情況如圖(b)所示．則()
圖4
A．通過R1的電流有效值是1.2A
B．R1兩端的電壓有效值是6V
C．通過R2的電流最大值是1.22A
D．R2兩端的電壓最大值是62V
【方法技巧練】
一、有效值的計算方法
5．如圖5所示為一交變電流的圖象，則該交變電流的有效值為多大？
圖5

6．某一交流電的電壓波形如圖6所示，求這一交流電的電壓有效值U.
圖6
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二、瞬時值、最大值、有效值與平均值應(yīng)用的技巧
7．如圖7所示，矩形線圈的匝數(shù)為n，線圈面積為S，線圈電阻為r，在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中繞OO′軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，外電路電阻為R，在線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中，求：
圖7
(1)通過電阻R的電荷量q.
(2)電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q.

8．在水平方向的勻強磁場中，有一正方形閉合線圈繞垂直于磁感線方向的軸勻速轉(zhuǎn)動，已知線圈的匝數(shù)為n＝100匝，邊長為20cm，電阻為10Ω，轉(zhuǎn)動頻率f＝50Hz，磁場的磁感應(yīng)強度為0.5T．求：
(1)外力驅(qū)動線圈轉(zhuǎn)動的功率．
(2)轉(zhuǎn)至線圈平面與中性面的夾角為30°時，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢及感應(yīng)電流的大小．
(3)線圈由中性面轉(zhuǎn)至與中性面成30°夾角的過程中，通過線圈橫截面的電荷量．

參考答案
課前預(yù)習(xí)練
1．時間次數(shù)倒數(shù)T＝1ff＝1T
2．相同周期熱量
3．I＝Im2U＝Um2
4．BD[由于正弦式交變電流每周期內(nèi)方向改變兩次，所以其頻率為50Hz，由T＝1f得T＝0.02s．]
5．BD
6．A[由圖象可知T＝0.2s，Im＝10A，故頻率f＝1T＝5Hz，I＝Im2＝52A＝7.07A．A正確，B、C、D錯誤．]
課堂探究練
1．50100π200
解析由圖象可知此正弦交變電壓的峰值Um＝200V，周期T＝0.02s，頻率f＝1T＝50Hz；ω＝2πT＝2π0.02rad/s＝100πrad/s.將該電壓加在電容器上，電容器的耐壓值不應(yīng)小于200V.
點評交變電流完成一次周期性變化所需的時間叫周期；交變電流在1s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)叫頻率．周期(T)和頻率(f)的關(guān)系為：T＝1f.
2．0.02s50Hz1002202V
解析由電壓的瞬時值表達(dá)式e＝2202sin100πtV可得Um＝2202V，ω＝100πrad/s，所以周期T＝2πω＝0.02s；由公式f＝1T得f＝50Hz；一個周期內(nèi)電流的方向改變兩次，所以1s內(nèi)電流方向改變100次．
點評交變電流在一個周期內(nèi)，電流的方向改變兩次．
3．B[電壓、電流的有效值和峰值之間的2倍關(guān)系是僅限于正(余)弦交變電流而言的，所以A是錯誤的，B是正確的；在交變電流的講述中沒有特別說明情況下的電流和電壓均指有效值，C錯誤；交流電壓表、電流表測的都是有效值，D錯誤．]
點評交變電流的峰值Im或Um是它能達(dá)到的最大數(shù)值．正(余)弦交變電流的有效值I、U與峰值Im、Um之間的關(guān)系為：I＝Im2，U＝Um2.
4．B[R1與R2串聯(lián)，所以R1與R2中的電流變化情況應(yīng)相同．從圖象可以看出，交變電流中電流最大值為0.62A，電流有效值為：I＝Im2＝0.6A，R1兩端的電壓有效值為U1＝IR1＝6V，R2兩端電壓最大值為Um＝ImR2＝0.62×20V＝122V，綜上所述，正確選項為B.]
點評在純電阻電路中，若電源為交流電源，歐姆定律仍然適用，公式I＝UR中I、U同時對應(yīng)有效值(或最大值)．
5.32I0
解析交變電流一個周期T內(nèi)通過電阻R產(chǎn)生的熱量為I022RT/2＋I20RT/2，直流電I通過R一個周期T產(chǎn)生的熱量為I2RT，由有效值的定義知(I02)2RT/2＋I20RT/2＝I2RT
解得I＝32I0
方法總結(jié)只有正弦(或余弦)式交流電的有效值才是最大值的12，對于其他形式的交變電流要緊扣有效值的定義列方程計算有效值，時間一般取一個周期．
6．210V
解析假設(shè)讓一直流電壓U和題圖所示的交流電壓分別通過同一電阻，交流電在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q1＝2U21RT4＋U22RT4＝82RT2＋42RT2.直流電在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q2＝U2RT.由交流電有效值的定義，得Q1＝Q2，即82RT2＋42RT2＝U2RT.解得U＝210V.
方法總結(jié)有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)定義的(計算時要取一個完整周期的時間)，而不是簡單的對電壓求平均(錯解U＝8＋42V＝6V)．
7．(1)nBSR＋r(2)πωRnBS24R＋r2
解析(1)在此過程中，穿過線圈的磁通量變化ΔΦ＝BS，經(jīng)歷時間Δt＝T4＝π2ω
產(chǎn)生的平均電動勢為E＝nΔΦΔt＝2πnBωS
平均電流為I＝ER＋r＝2nBωSπR＋r
通過R的電荷量q＝IΔt＝nBSR＋r
(2)該過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為一個周期內(nèi)產(chǎn)生焦耳熱的14，Q＝14I2RT＝14(nBωS/2R＋r)2R2πω＝πωRnBS24R＋r2
方法總結(jié)有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)規(guī)定的，而交變電流的平均值是交變電流中各物理量(e，i，u)對時間的平均值，如平均電動勢E＝nΔΦΔt，平均值的大小與Δt的取值有關(guān)．在計算交變電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量、熱功率時，只能用交變電流的有效值，而在計算通過導(dǎo)體的電荷量時，只能用交變電流的平均值．
8．(1)1.97×104W(2)31.4A(3)0.027C
解析(1)線圈中感應(yīng)電動勢的最大值
Em＝nBSω＝nBS2πf＝100×0.5×(0.2)2×2×3.14×50V＝628V
感應(yīng)電動勢的有效值為U＝Em2＝3142V.
外界驅(qū)動線圈轉(zhuǎn)動的功率與線圈中交變電流的功率相等，P外＝U2R＝3142210W＝1.97×104W.
(2)線圈轉(zhuǎn)到與中性面成30°角時，感應(yīng)電動勢的瞬時值e＝Emsin30°V＝314V，交變電流的瞬時值i＝eR＝31410A＝31.4A.
(3)在線圈從中性面轉(zhuǎn)過30°角的過程中，線圈中的平均感應(yīng)電動勢E＝nΔΦΔt，
平均感應(yīng)電流I＝ER＝nΔΦRΔt，通過線圈橫截面的電荷量為q，則q＝IΔt＝nΔΦR＝nBΔSR＝nBl21－cos30°R＝100×0.5×0.22×1－0.86610C≈0.027C
方法總結(jié)正弦交流電的電動勢的最大值Em＝nBSω.有效值U＝Em2，用在計算有關(guān)電流熱效應(yīng)問題中．瞬時值是指在某一時刻或某一位置線圈中的感應(yīng)電動勢，可直接用公式e＝Emsinωt或e＝Emcosωt由線圈的計時起點決定是正弦形式還是余弦形式．平均值E＝nΔΦΔt用在計算通過導(dǎo)體橫截面的電荷量的問題中．

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描述交變電流的物理量學(xué)案課件練習(xí)

教案課件是老師上課做的提前準(zhǔn)備，大家開始動筆寫自己的教案課件了。只有制定教案課件工作計劃，接下來的工作才會更順利！適合教案課件的范文有多少呢？以下是小編收集整理的“描述交變電流的物理量學(xué)案課件練習(xí)”，供大家借鑒和使用，希望大家分享！

二.描述交變電流的物理量
【要點導(dǎo)學(xué)】
表征交變電流的物理量
（1）瞬時值：交流電的瞬時值反映的是不同時刻交流電的大小和方向，瞬時值是時間的函數(shù)，不同時刻瞬時值不同。正弦交流電瞬時值的表達(dá)式為
e=Emsinωt
U=Umsinωt
（2）最大值：交流電的最大值反映的是交流電大小的變化范圍，當(dāng)線圈平面與磁力線平行時，交流電動勢最大，Em＝NBSω，瞬時值與最大值的關(guān)系是：－Em≤e≤Em。
（3）有效值：交流電的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來規(guī)定的。即在同一時間內(nèi)，跟某一交流電能使同一電阻產(chǎn)生相等熱量的直流電的數(shù)值，叫做該交流電的有效值，正弦交流電的有效值與最大值之間的關(guān)系是：
E=Em/U=Um/I=Im/
各種交流電電氣設(shè)備上所標(biāo)的、交流電表上所測得的以及在敘述中沒有特別加以說明的交流電的最大值，都是指有效值。
（4）平均值：交流電的平均值是交流電圖像中波形與橫軸所圍的面積跟時間的比值，用e=nΔΦ／Δt計算
（5）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=2πf=2π/T

【范例精析】
例1、圖5－2－1表示一交變電流隨時間變化的圖象。此交變電流的有效值是：（）
A.5安B.5安
C.3.5安D.3.5安
解析:許多同學(xué)對交變電流有效值的意義理解不深，只知道機械地套用正弦交變電流的最大值是有效值的倍的關(guān)系，直接得出有效值.由圖象知該交變電流不是正弦交流電，因此不能套用I=Im/公式求，必須從有效值的定義考慮。
設(shè)該交變電流的有效值為I，通過電阻R，在一個周期時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q，則Q=I2RT。題中的交流電通過相同電阻R在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q′，則
Q=I12RT/2+I22RT/2
因Q=Q′，有I2RT=I12RT/2+I22RT/2
∴I=5（安）
故選項B正確。
例2、如圖5－2－2所示，在勻強磁場中有一個“冂”形導(dǎo)線框可繞AB軸轉(zhuǎn)動，已知勻強磁場的磁感強度B=5/πT，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(dá)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(dá)式應(yīng)為余弦函數(shù)，先出最大值和角頻率：
ω=2πn=100πrad/s
Em=BSω=5/π×0.2×0.1×100π=10(V)
所以電動勢瞬時表達(dá)式應(yīng)為：e=10cos100πt(V)。
（2）小燈泡的電阻為R=U額2／Ｐ額＝62/12=3Ω，
先求出交變電流電動勢有效值E=Em/=10(V)
此后電路可看成恒定電流電路，由于R=r,U=Em/2=5V，小于額定電壓，故小燈泡不能正常發(fā)光。其實際功率是p=U2/R=52/3=25/3=8.3(W)
拓展：在交流電路中，計算交流的發(fā)熱功率及熱量必須用有效值。另外，交流電表的讀數(shù)也為有效值。但在計算流過電路中的電量時用電流平均值計算，即：
q=i×Δt=（NΔΦ/RΔt）×Δt=NΔΦ/R。
例3、將電阻為r的直導(dǎo)線abcd沿矩形框架邊緣加以彎曲，折成“п”形，其中ab=cd=L1，bc=L2。在線端a、d間接電阻R和電流表A，且以a、d端連線為軸，以角速度在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，如圖5-2-3所示，求：
（1）交流電流表A的示數(shù)；
（2）從圖示位置轉(zhuǎn)過90°角的過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量；
（3）寫出彎曲導(dǎo)線轉(zhuǎn)動過程中，從圖示位置開始計時的電動勢的表達(dá)式。
解析：（1）彎曲導(dǎo)線轉(zhuǎn)到圖示位置時有感應(yīng)電動勢的峰值為Em=BL2ωL1=BωL1L2
產(chǎn)生電流的峰值為Im=Em/(R+r)=BωL1L2/(R+r)
電流表A的示數(shù)I=Im/=BωL1L2/2(R+r)
（2）由圖示位置轉(zhuǎn)過90°角所用時間t=T/4=π/２ω
電阻R上產(chǎn)生的熱量為QR=I2Rt=πωRB2L12L22/4(R+r)2
（3）電動勢為e=Emcosωt=BωL1L2cosωt
【能力訓(xùn)練】
1、一個矩形線圈在勻強磁場中轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢按正弦規(guī)律變化，其瞬時值的表達(dá)式為e=220sin100πtV，下列說法中正確的是：(ABD)
A．頻率是50Hz
B．.當(dāng)t=0時，線圈平面與中性面重合
C．當(dāng)t=1/100s時，e的值最大，為220V
D．線圈轉(zhuǎn)動的角速度為314rad/s
2、下列數(shù)據(jù)中不屬于交變電流有效值的是（C）
A.交流電表的示數(shù)
B.燈泡的額定電壓
C.電容器的耐壓值
D.保險絲的額定電流
3、一個接在直流電源上的電熱器所消耗的電功率為P1，若把它接到電壓最大值與直流電壓相等的正弦式交流電源上，該電熱器所消耗的電功率為P2，則P1：P2為：(A)
A.2：1B.1：2C.1：1D.1：
4、一個矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，周期為T。從中性面開始計時，當(dāng)t=T/12時，線圈中感應(yīng)電動勢的瞬時值為2V，則此交變電流的有效值為（A）
A.2VB.2VC.VD./2V
5、一電阻接在20V的直流電源上，消耗的電功率為10W，把這一電阻接在某一交流電源上，該交流電源的輸出電壓u隨時間t變化的圖象如圖5-2-4所示，則這一電阻消耗的電功率為（A）
A.5W
B.7.07W
C.10W
D.14.1W
6、在電阻R上分別加如圖5-2-5（1）、（2）所示的交變電壓u1和u2，在較長的相等時間內(nèi)，內(nèi)阻R上產(chǎn)生的熱量相等，電阻R的阻值變化可以忽略，那么（BC）
A.交變電壓u2的最大值Um等于U
B.交變電壓u2的最大值Um等于U
C.交變電壓u1的有效值等于U
D.交變電壓u1的有效值等于U/
7、交流電的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來規(guī)定的，那么，在計算一個通有交變電流的電阻產(chǎn)生的熱量或電阻的熱功率時，是用交變電流的瞬時值、最大值還是有效值？若一個10Ω的電阻，通過的電流為i=2sin314tA，那么這個電阻的熱功率是多大？
有效值20W
8、一個正弦規(guī)律變化的交變電流的圖象如圖5-2-6所示，根據(jù)圖象計算：
（1）交變電流的頻率。
（2）交變電流的有效值。
（3）寫出該電流的瞬時值表達(dá)式。
（4）在什么時刻該電流的瞬時值大小與其有效值相等。
（1）50HZ（2）10A（3）i=20sin100πt（A）（4）t=0.0025(2n+1)n=(0,1,2,3,……)
9、求如圖5-2-7所示的交變電流的有效值。
4.33A
10、交流發(fā)電機模型的矩形線圈abcd在勻強磁場中繞與磁場垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動。線圈共有n匝，邊長ab=L1，bc=L2，線圈的內(nèi)電阻為r，外電阻為R，磁感應(yīng)強度是B，線圈轉(zhuǎn)動的角速度是ω，如圖5-2-8所示。求：（1）轉(zhuǎn)動過程中電流表的讀數(shù)。（2）線圈轉(zhuǎn)動一周，外力做了多少功？
nBωL1L2/2(R+r)πωRn2B2L12L22/4(R+r)2
11、單匝矩形線圈abcd繞ad邊為軸在勻強磁場B中勻速轉(zhuǎn)動，如圖5－2－9所示，圖中ab=L1,bc=L2,線框電阻為r,ad間接入的電阻為R。R與理想電流表A串聯(lián)，線圈角速度為ω，求：
（1）電流表A的讀數(shù)。
（2）從圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中通過電流表的總電量q。
（3）從圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量Q熱。
BωL1L2/(R+r)BL1L2/(R+r)πωRB2L12L22/4(R+r)2

表征交變電流物理量

一名合格的教師要充分考慮學(xué)習(xí)的趣味性，作為高中教師就需要提前準(zhǔn)備好適合自己的教案。教案可以讓學(xué)生能夠在課堂積極的參與互動，幫助高中教師有計劃有步驟有質(zhì)量的完成教學(xué)任務(wù)。你知道如何去寫好一份優(yōu)秀的高中教案呢？為了讓您在使用時更加簡單方便，下面是小編整理的“表征交變電流物理量”，僅供您在工作和學(xué)習(xí)中參考。

教學(xué)目的：

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．

教學(xué)重點：表征交流電的幾個物理量，特別是“有效值”

教學(xué)難點：有效值的理解

教學(xué)方法：啟發(fā)式綜合教學(xué)法

教學(xué)用具：幻燈片、交流發(fā)電機模型、演示電流表、

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，但各邊都未切割磁感線，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(dá)式：匝面積為的線圈以角速度轉(zhuǎn)動，從中性面開始計時，則．用表示峰值,則在純電阻電路中，

電流：．

電壓：．

（2）圖象表示：

二、新課教學(xué)：

①瞬時值：對應(yīng)某一時刻的交流的值，用小寫字母表示，，，．

②峰值：即最大的瞬時值用大寫字母表示，,，．

,．

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，即僅由匝數(shù)，線圈面積，磁感強度和角速度四個量決定．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；.

注意：正弦交流的有效值和峰值之間具有；的關(guān)系，非正弦（或余弦）交流無此關(guān)系，但可按有效值的定義進行推導(dǎo)，如對于正負(fù)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．

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(fù)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、電動勢都是指有效值．

２、表征交變電流變化快慢的物理量

①周期：電流完成一次周期性變化所用的時間．單位：s.

②頻率：一秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)．單位：ＨZ.

③角頻率：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、頻率和周期的關(guān)系：

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，時，磁通量最大，應(yīng)為余弦函數(shù)，此刻變化率為零（切線斜率為零），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(dá)式是正弦函數(shù)，如上圖（a）（b）所示分別是和

5.1交變電流學(xué)案（人教版選修3-2）

一名優(yōu)秀的教師在教學(xué)時都會提前最好準(zhǔn)備，作為教師就要在上課前做好適合自己的教案。教案可以讓學(xué)生能夠在教學(xué)期間跟著互動起來，有效的提高課堂的教學(xué)效率。那么一篇好的教案要怎么才能寫好呢？下面是小編為大家整理的“5.1交變電流學(xué)案（人教版選修3-2）”，歡迎大家與身邊的朋友分享吧！

5.1交變電流學(xué)案（人教版選修3-2）

1．大小和方向都隨時間做周期性變化的電流叫做__________，方向不隨時間變化的電流稱為______，大小和方向都不隨時間變化的電流稱為__________．
2．線圈在______磁場中繞____________的軸勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生交變電流，此交變電流按正弦規(guī)律變化叫做________________電流，其電動勢的瞬時值表達(dá)式為e＝__________，其中Em＝________.
3．下列各圖中，哪些情況線圈中能產(chǎn)生交流電()
4．下圖所示的4種電流隨時間變化的圖中，屬于交變電流的有()
5．矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動，下列說法中正確的是()
A．在中性面時，通過線圈的磁通量最大
B．在中性面時，感應(yīng)電動勢最大
C．穿過線圈的磁通量為零時，感應(yīng)電動勢也為零
D．穿過線圈的磁通量為零時，磁通量的變化率也為零
【概念規(guī)律練】
知識點一交變電流的產(chǎn)生
1．如圖1所示為演示交變電流產(chǎn)生的裝置圖，關(guān)于這個實驗，正確的說法是()
圖1
A．線圈每轉(zhuǎn)動一周，指針左右擺動兩次
B．圖示位置為中性面，線圈中無感應(yīng)電流
C．圖示位置ab邊的感應(yīng)電流方向為a→b
D．線圈平面與磁場方向平行時，磁通量變化率為零
2．處在勻強磁場中的矩形線圈abcd，以恒定的角速度繞ab邊轉(zhuǎn)動，磁場方向平行于紙面并與ab垂直。在t=0時刻，線圈平面與紙面重合(如圖2所示)，線圈的cd邊離開紙面向外運動。若規(guī)定由a→b→c→d→a方向的感應(yīng)電流為正，則能反映線圈中感應(yīng)電流I隨時間t變化的圖線是()
知識點二交變電流的變化規(guī)律
3．閉合線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速為240r/min，若線圈平面轉(zhuǎn)至與磁場方向平行時的電動勢為2V，則從中性面開始計時，所產(chǎn)生的交流電動勢的表達(dá)式為e＝________V，電動勢的峰值為________V，從中性面起經(jīng)148s，交流電動勢的大小為________V.
4．有一個10匝正方形線框，邊長為20cm，線框總電阻為1Ω，線框繞OO′軸以10πrad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動，如圖3所示，垂直于線框平面向里的勻強磁場的磁感應(yīng)強度為0.5T．問：
圖3
(1)該線框產(chǎn)生的交變電流電動勢最大值、電流最大值分別是多少？
(2)線框從圖示位置轉(zhuǎn)過60°時，感應(yīng)電動勢的瞬時值是多大？
(3)寫出感應(yīng)電動勢隨時間變化的表達(dá)式．
【方法技巧練】
一、瞬時值、平均值的計算方法
5．矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的對稱軸轉(zhuǎn)動，線圈共100匝，轉(zhuǎn)速為10πr/min，在轉(zhuǎn)動過程中穿過線圈的磁通量的最大值為0.03Wb，則線圈平面轉(zhuǎn)到與磁感線平行時，感應(yīng)電動勢為多少？當(dāng)線圈平面與中性面夾角為π3時，感應(yīng)電動勢為多少？

6．如圖4所示，匝數(shù)為n，面積為S的矩形線圈在勻強磁場B中勻速轉(zhuǎn)動，角速度為ω，求線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180°時間內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢．
圖4

二、交變電流圖象的應(yīng)用
7．矩形線圈，繞垂直于勻強磁場并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動．線圈中的感應(yīng)電動勢e隨時間t的變化如圖5所示．下面說法中正確的是()
圖5
A．t1時刻通過線圈的磁通量為零
B．t2時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大
C．t3時刻通過線圈的磁通量變化率的絕對值最大
D．每當(dāng)e變換方向時，通過線圈的磁通量絕對值都為最大
8．一矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動，穿過線圈的磁通量隨時間的變化圖象如圖6所示，則下列說法中，正確的是()
圖6
A．t＝0時刻，線圈平面與中性面垂直
B．t＝0.01s時刻，穿過線圈平面的磁通量的變化率最大
C．t＝0.02s時刻，線圈中有最大感應(yīng)電動勢
D．t＝0.03s時刻，線圈中有最大感應(yīng)電流
參考答案
課前預(yù)習(xí)練
1．交變電流直流恒定電流
2．勻強垂直于磁感線正弦式交變EmsinωtnBSω
3．BCD[A中線圈中的磁通量始終是零，故無感應(yīng)電流產(chǎn)生；B、C、D中都是線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動，故能產(chǎn)生交流電，則B、C、D正確．]
4．CD[恒定電流是強弱和方向都不隨時間改變，交變電流是強弱和方向都隨時間改變，正弦式交變電流是按正弦規(guī)律變化的交變電流，圖象中數(shù)值的正、負(fù)表示電流方向．A選項中電流數(shù)值總為正，表示電流方向不變，是恒定電流．B選項中圖象雖為正弦，但由于電流總是正值，表示電流方向不變，電流大小隨時間變化，也是恒定電流．C、D選項中電流強度和方向都隨時間做周期性變化，是交變電流．因此，是交變電流的只有C和D，是正弦式交變電流的只有D.]
5．A[中性面和磁場垂直，磁通量最大，磁通量的變化率為零．]
課堂探究練
1．C[線圈在磁場中勻速轉(zhuǎn)動時，在電路中產(chǎn)生呈周期性變化的交變電流，線圈經(jīng)過中性面時電流改變方向，線圈每轉(zhuǎn)動一周，有兩次通過中性面，電流方向改變兩次，指針左右擺動一次，故A錯；線圈處于圖示位置時，ab邊向右運動，由右手定則，ab邊的感應(yīng)電流方向為a→b，故C對；線圈平面與磁場方向平行時，ab、cd邊垂直切割磁感線，線圈產(chǎn)生的電動勢最大，也可以這樣認(rèn)為，線圈平面與磁場方向平行時，磁通量為零，但磁通量的變化率最大，B、D錯誤。]
點評①線圈平面垂直于磁感線時，線圈中的感應(yīng)電流為零，這一位置叫中性面．線圈平面經(jīng)過中性面時，電流方向就發(fā)生改變．線圈繞軸轉(zhuǎn)一周經(jīng)過中性面兩次，因此感應(yīng)電流方向改變兩次．
②線圈經(jīng)過中性面時，穿過線圈的磁通量最大，但磁通量的變化率為零(即各邊都不切割)，所以感應(yīng)電動勢為零．
2．C[線圈在磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時，可以產(chǎn)生按正弦規(guī)律變化的交流電．對于圖示起始時刻，線圈的cd邊離開紙面向紙外運動，速度方向和磁場方向垂直，產(chǎn)生的電動勢的瞬時值最大；用右手定則判斷出電流方向為逆時針方向，與規(guī)定的正方向相同．所以C對．]
點評線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時，可以產(chǎn)生按正弦規(guī)律變化的交流電．其中“線圈”無特殊要求，即矩形線圈、圓形線圈等其他形狀都可，“繞某一軸勻速轉(zhuǎn)動”，只要求此軸垂直于磁場方向，沒有其他限制條件．
3．2sin8πt21
解析當(dāng)線圈平面與磁場平行時(S//B)，感應(yīng)電動勢最大，即Em＝2V，ω＝2πn＝2π×24060＝8πrad/s，則從中性面開始計時，瞬時值表達(dá)式：e＝Emsinωt＝2sin8πtV，當(dāng)t＝148s時，e＝2sin(8π×148)V＝1V.
點評當(dāng)閉合線圈繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，且從中性面開始計時時產(chǎn)生正弦式交流電電動勢的表達(dá)式e＝Emsinωt，Em為最大值即當(dāng)線圈平面與磁場方向平行時的瞬時值，ω為轉(zhuǎn)動角速度．
4．(1)6.28V6.28A(2)5.44V
(3)e＝6.28sin10πtV
解析(1)交變電流電動勢最大值為
Em＝nBSω＝10×0.5×0.22×10πV＝6.28V，
電流的最大值為
Im＝Em/R＝6.281A＝6.28A.
(2)線框轉(zhuǎn)過60°時，感應(yīng)電動勢e＝Emsin60°＝5.44V.
(3)由于線框轉(zhuǎn)動是從中性面開始計時的，所以瞬時值表達(dá)式為
e＝Emsinωt＝6.28sin10πtV.
點評①電動勢最大值Em＝nBSω.
②當(dāng)計時起點為中性面位置時表達(dá)式為e＝Emsinωt
當(dāng)計時起點為線圈平面與磁場方向平行時，表達(dá)式為e＝Emcosωt.
5．1V32V
解析由題意知：Φm＝0.03Wb
ω＝2πn＝2π×10π×160rad/s＝13rad/s.
線圈轉(zhuǎn)至與磁感線平行時，感應(yīng)電動勢最大，故
Em＝NBSω＝NΦmω＝100×0.03×13V＝1V
瞬時值表達(dá)式e＝Emsinωt＝sint3V
當(dāng)θ＝ωt＝π3時，e＝sinπ3V＝32V.
方法總結(jié)①要記住兩個特殊位置感應(yīng)電動勢的瞬時值，即中性面位置e＝0；線圈平面與磁感線平行的位置e＝Em＝nBSω.
②確定線圈從哪個位置開始計時的，從而確定電動勢的瞬時值表達(dá)式是正弦形式還是余弦形式．
6.2πnBSω
解析由楞次定律可判斷線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180°時間內(nèi)，線圈中的平均感應(yīng)電動勢E≠0.磁通量是沒有方向的標(biāo)量，但卻有正負(fù)．如果我們規(guī)定磁感線從線圈的一側(cè)穿入另一側(cè)，穿出磁通量為正，那么從另一側(cè)穿入這一側(cè)穿出時，磁通量就為負(fù)了．設(shè)線圈轉(zhuǎn)過180°時，穿過它的磁通量Φ′＝BS，那么圖示位置時穿過它的磁通量Φ＝－BS.由法拉第電磁感應(yīng)定律得：E＝nΔΦΔt＝nΦ′－Φ12T＝nBS－－BS12×2πω＝2πnBSω.
方法總結(jié)平均感應(yīng)電動勢不等于始、末兩瞬時電動勢值的平均值，必須用法拉第電磁感應(yīng)定律計算即E＝nΔΦΔt.
7．D[t1、t3時刻感應(yīng)電動勢為零，線圈位于中性面位置，所以穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零，A、C錯誤；t2時刻感應(yīng)電動勢最大，線圈位于中性面的垂面位置，穿過線圈的磁通量為零，B錯誤；由于線圈每過一次中性面時，穿過線圈的磁通量的絕對值最大，e變換方向，所以D正確．]
方法總結(jié)當(dāng)感應(yīng)電動勢最大時，磁通量的變化率最大，磁通量卻最?。?br> 8．ABCD[由題意可知Φ＝Φmsinωt時，其感應(yīng)電動勢應(yīng)為e＝Emcosωt，當(dāng)t＝0時，Φ＝0，線圈平面與中性面垂直，穿過線圈平面的磁通量的變化率最大，線圈中有最大的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，此類時刻還有0.01s，0.02s，0.03s，……所以答案為A、B、C、D.]
方法總結(jié)由E＝ΔΦΔt可知，交變電流的電動勢隨線圈的磁通量的變化而變化，即由Φ的變化可推知感應(yīng)電動勢的變化規(guī)律(當(dāng)Φ＝Φmsinωt時e＝Emcosωt，當(dāng)Φ＝Φmcosωt時，e＝Emsinωt)．

表征交變電流的物理量

教學(xué)目的：

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。

教學(xué)重點：

掌握表征交變電流大小物理量。理解有效值的定義并會用它解決相關(guān)問題

教學(xué)難點：

有效值的理解

教學(xué)準(zhǔn)備：

幻燈片、交流發(fā)電機模型、演示電流表、

教學(xué)過程：

一、知識回顧

（一）、交變電流：

的電阻上，在0.05s內(nèi)電阻上產(chǎn)生的熱量（）

A、可能為零

B、一定為0.25J

C、不可能大于0.25J

D、可能小于是0.25J

2、某交流電壓隨時間的變化規(guī)律如圖15-14所示，則此交流電的頻率是_______Hz。若將該電壓加在10uf的電容器上，則電容器的耐壓值不應(yīng)小于_________V；交流電壓的有效值等于________V