5.2描述交變電流的物理量
教學目標
1.知道交變電流的週期和頻率,知道頻率和角速度的關係.
2.知道交變電流和電壓的峰值、瞬時值、有效值及其關係,能利用有效值定義計算某些交變電流的有效值.
3.會用正弦交流電的有效值進行有關計算.
教學重難點
1.週期、頻率、峰值的概念.
2.有效值的概念和計算.
教學過程設計
一、 週期和頻率
提出問題:打點計時器是一種使用交流電源的計時儀器,打點計時器為什麼每隔0.02 s打一次點從而可以計時的?
點撥:當給電磁打點計時器的線圈通電後,線圈產生磁場,線圈中的振片被磁化,振片在永久磁鐵磁場的作用下向上或向下運動,由於交變電流的方向每個週期要變化兩次,因此振片被磁化後的磁極要發生變化,永久磁鐵對它的作用力的方向也要發生變化.所以,在交變電流的一個週期內打點一次,即每兩個點間的時間間隔等於交變電流的週期.
【類比學習】
學習圓周運動的時候,我們可以用很多物理量來描述圓周運動的快慢,現在我們可以借鑑其中幾個物理量來描述交變電流變化.閱讀課本P34~P35“週期和頻率”的內容,學習相關的知識.
1.週期:交變電流完成一次週期性變化所需的時間叫做交變電流的週期.通常用T表示.
2.頻率:交變電流在1 s內完成周期性變化的次數叫做交變電流的頻率.通常用f表示,單位是赫茲,簡稱赫,符號是Hz.
3.週期和頻率的關係:T=或f=.
【知識拓展】
(1)我國工農業生產和日常生活中用的交變電流週期是0.02 s,頻率是50 Hz,電流方向每秒鐘改變100次.
(2)交變電流的週期和頻率跟發電機轉子的角速度ω有關.在i=Imaxsin ωt的表示式中,ω等於頻率的2π倍,即ω=2πf.
二:峰值和有效值
【思考討論】
如圖所示是通過一個R=1 Ω的電阻的電流i隨時間變化的曲線.
(1)計算通電1 s內電阻R產生的熱量?
(2)如果有一個恆定電流通過這個電阻R,也能在1 s內產生同樣的熱量,這個電流是多大?
思路點撥:
(1)由題圖可知,0~0.2 s內,電流大小為I1=1 A,電阻R產生的熱量Q1=IRt1=0.2 J;0.2~0.5 s內,電流大小為I2=2 A,電阻R產生的熱量Q2=IRt2=1.2 J;0.5~0.8 s內,電流大小為I3=2 A,電阻R產生的熱量Q3=IRt3=1.2 J;0.8~1 s內,電流大小為I4=1 A,電阻R產生的熱量Q4=IRt4=0.2 J;通電1 s內電阻R產生的熱量Q=Q1+Q2+Q3+Q4=2.8 J.
(2)設產生相同熱量的恆定電流的大小為I,Q=I2Rt=2.8 J,則I=1.7 A.
【自主學習】
引導學生閱讀課本P35“峰值和有效值”的內容,學習相關的知識.
1.交變電流的峰值Imax或Umax是一個週期內所能達到的最大數值,表示交變電流的強弱或電壓的高低.
2.有效值:讓交變電流與恆定電流通過相同的電阻,如果它們在一個週期內產生的熱量相等,把恆定電流的電流I、電壓U叫做這個交變電流的有效值.
3.正弦式交變電流的有效值與峰值的關係:I==0.707Imax,U==0.707Umax.
[強調]
(1)各種使用交變電流的電器裝置上所示值為有效值。
(2)交變電流表(電壓表或電流表)所測值為有效值。
(3)計算交變電流的功、功率、熱量等用有效值。
三:相位
【課件展示】
利用多媒體課件展示兩支交變電流的電壓與時間關係的圖象.
問題:
(1)兩支交變電流的週期、峰值相同嗎?它們有什麼不同?
(2)圖象甲的交變電流的瞬時電壓與時間的關係式是什麼?
答案點撥:
(1)兩交變電流的週期和峰值都相同,它們的瞬時電壓達到峰值的時間不同.
(2)u甲=Emaxsin ωt.
【自主學習】
引導學生閱讀課本P36“相位”的內容,學習有關的知識.
1.正弦符號“sin”後面的量“ωt+φ”叫做交變電流的相位,φ是t=0時的相位,叫做交變電流的初相位.
2.兩支交流的相位之差叫做它們的相位差.
3.如果兩支交變電流的頻率相同,但初相位不同,即u1=Emaxsin (ωt+φ1),u2=Emaxsin (ωt+φ2),那麼相位差等於φ2-φ1,是個常數.
四:課堂小練
P36頁第4題
板書設計
2 描述交變電流的物理量
一、週期和頻率
1.週期:交變電流完成一次週期性變化所需的時間叫做交變電流的週期,通常用T表示
2.頻率:交變電流在1 s內完成周期性變化的次數叫做交變電流的頻率通常用f表示,單位是赫茲,簡稱赫,符號是Hz
3.週期和頻率的關係:T=或
二、峰值和有效值
1.交變電流的峰值Imax或Umax是一個週期內所能達到的最大數值,表示交變電流的強弱或電壓的高低
2.有效值:讓交變電流與恆定電流通過相同的電阻,如果它們在一個週期內產生的熱量相等,把恆定電流的電流I、電壓U叫做這個交變電流的有效值
3.有效值與峰值的關係:I==0.707Imax,U==0.707Umax
三、相位
1.正弦符號“sin”後面的量“ωt+φ”叫做交變電流的相位,φ是t=0時的相位,叫做交變電流的初相位
2.兩支交流的相位之差叫做它們的相位差
5.2描述交變電流的物理量
教學目標
1.知道交變電流的週期和頻率,知道頻率和角速度的關係.
2.知道交變電流和電壓的峰值、瞬時值、有效值及其關係,能利用有效值定義計算某些交變電流的有效值.
3.會用正弦交流電的有效值進行有關計算.
教學重難點
1.週期、頻率、峰值的概念.
2.有效值的概念和計算.
教學過程設計
一、 週期和頻率
提出問題:打點計時器是一種使用交流電源的計時儀器,打點計時器為什麼每隔0.02 s打一次點從而可以計時的?
點撥:當給電磁打點計時器的線圈通電後,線圈產生磁場,線圈中的振片被磁化,振片在永久磁鐵磁場的作用下向上或向下運動,由於交變電流的方向每個週期要變化兩次,因此振片被磁化後的磁極要發生變化,永久磁鐵對它的作用力的方向也要發生變化.所以,在交變電流的一個週期內打點一次,即每兩個點間的時間間隔等於交變電流的週期.
【類比學習】
學習圓周運動的時候,我們可以用很多物理量來描述圓周運動的快慢,現在我們可以借鑑其中幾個物理量來描述交變電流變化.閱讀課本P34~P35“週期和頻率”的內容,學習相關的知識.
1.週期:交變電流完成一次週期性變化所需的時間叫做交變電流的週期.通常用T表示.
2.頻率:交變電流在1 s內完成周期性變化的次數叫做交變電流的頻率.通常用f表示,單位是赫茲,簡稱赫,符號是Hz.
3.週期和頻率的關係:T=或f=.
【知識拓展】
(1)我國工農業生產和日常生活中用的交變電流週期是0.02 s,頻率是50 Hz,電流方向每秒鐘改變100次.
(2)交變電流的週期和頻率跟發電機轉子的角速度ω有關.在i=Imaxsin ωt的表示式中,ω等於頻率的2π倍,即ω=2πf.
二:峰值和有效值
【思考討論】
如圖所示是通過一個R=1 Ω的電阻的電流i隨時間變化的曲線.
(1)計算通電1 s內電阻R產生的熱量?
(2)如果有一個恆定電流通過這個電阻R,也能在1 s內產生同樣的熱量,這個電流是多大?
思路點撥:
(1)由題圖可知,0~0.2 s內,電流大小為I1=1 A,電阻R產生的熱量Q1=IRt1=0.2 J;0.2~0.5 s內,電流大小為I2=2 A,電阻R產生的熱量Q2=IRt2=1.2 J;0.5~0.8 s內,電流大小為I3=2 A,電阻R產生的熱量Q3=IRt3=1.2 J;0.8~1 s內,電流大小為I4=1 A,電阻R產生的熱量Q4=IRt4=0.2 J;通電1 s內電阻R產生的熱量Q=Q1+Q2+Q3+Q4=2.8 J.
(2)設產生相同熱量的恆定電流的大小為I,Q=I2Rt=2.8 J,則I=1.7 A.
【自主學習】
引導學生閱讀課本P35“峰值和有效值”的內容,學習相關的知識.
1.交變電流的峰值Imax或Umax是一個週期內所能達到的最大數值,表示交變電流的強弱或電壓的高低.
2.有效值:讓交變電流與恆定電流通過相同的電阻,如果它們在一個週期內產生的熱量相等,把恆定電流的電流I、電壓U叫做這個交變電流的有效值.
3.正弦式交變電流的有效值與峰值的關係:I==0.707Imax,U==0.707Umax.
[強調]
(1)各種使用交變電流的電器裝置上所示值為有效值。
(2)交變電流表(電壓表或電流表)所測值為有效值。
(3)計算交變電流的功、功率、熱量等用有效值。
三:相位
【課件展示】
利用多媒體課件展示兩支交變電流的電壓與時間關係的圖象.
問題:
(1)兩支交變電流的週期、峰值相同嗎?它們有什麼不同?
(2)圖象甲的交變電流的瞬時電壓與時間的關係式是什麼?
答案點撥:
(1)兩交變電流的週期和峰值都相同,它們的瞬時電壓達到峰值的時間不同.
(2)u甲=Emaxsin ωt.
【自主學習】
引導學生閱讀課本P36“相位”的內容,學習有關的知識.
1.正弦符號“sin”後面的量“ωt+φ”叫做交變電流的相位,φ是t=0時的相位,叫做交變電流的初相位.
2.兩支交流的相位之差叫做它們的相位差.
3.如果兩支交變電流的頻率相同,但初相位不同,即u1=Emaxsin (ωt+φ1),u2=Emaxsin (ωt+φ2),那麼相位差等於φ2-φ1,是個常數.
四:課堂小練
P36頁第4題
板書設計
2 描述交變電流的物理量
一、週期和頻率
1.週期:交變電流完成一次週期性變化所需的時間叫做交變電流的週期,通常用T表示
2.頻率:交變電流在1 s內完成周期性變化的次數叫做交變電流的頻率通常用f表示,單位是赫茲,簡稱赫,符號是Hz
3.週期和頻率的關係:T=或
二、峰值和有效值
1.交變電流的峰值Imax或Umax是一個週期內所能達到的最大數值,表示交變電流的強弱或電壓的高低
2.有效值:讓交變電流與恆定電流通過相同的電阻,如果它們在一個週期內產生的熱量相等,把恆定電流的電流I、電壓U叫做這個交變電流的有效值
3.有效值與峰值的關係:I==0.707Imax,U==0.707Umax
三、相位
1.正弦符號“sin”後面的量“ωt+φ”叫做交變電流的相位,φ是t=0時的相位,叫做交變電流的初相位
2.兩支交流的相位之差叫做它們的相位差