第二節描述交變電流的物理量
●本節教材分析
教材把交流電與直流電對比說明，描述交流電的特性需要一些新的物理量.交流電的電動勢、電壓、電流是隨時間變化的，教材介紹了用公式法和圖象描述交流電如何隨時間變化的方法，我們可向學生說明，這種描述是詳細、全面的，但應用時常常不方便.實用中經常需要知道交流電某一方面的特性，因此需要引入反映交流電某一方面特性的物理量.
如：最大值說明交流電在變化過程中所能達到的最大數值，反映了交流電變化的範圍；交流電是週期性變化的，週期、頻率說明交流電變化的快慢；有效值說明交流電產生的平均效果.教學中的難點是交流電有效值的概念，這也是教學重點.
為了引入有效值，可以提出：交流電隨時間變化，產生的效果也隨時間變化.但實用上常常只要知道交流電的平均效果就可以了，怎樣衡量交流電的平均效果呢？
可以配合做乙個演示實驗：用兩個相同的小電珠a、b，乙個接在直流電源上，乙個接在交流電源上，讓兩個小電珠發光情況相同.同學通過觀察和思考了解：
b燈通過的是交流電流，大小、方向隨時間變化，但在相同時間內交流電流與直流電流產生的熱量相同，所以b燈發光與a燈相同.我們引導學生得出：通過a燈的直流電流i與通過b燈的交流電流i產生的效果相同，可以把直流電流的大小i作為衡量交流電流i產生的平均效果.
在此基礎上給出有效值比較準確的定義，並讓學生進一步體會有效值的物理意義是什麼？有效值與最大值的關係教材是直接給出的，教材不要求證明的關係，但我們要使學生了解
i＜im和i≠.有效值的物理意義、有效值與最大值的關係非常重要，要讓學生很好地了解和熟悉.有必要強調說明交流電的有效值用得很多，因此，如果不加特別的說明，提到交流電的電流、電壓、電動勢時，指的都是有效值.
交流電表測得的電流、電壓也是有效值.還可考慮分別用直流電流錶、交流電流錶和直流電壓表、交流電壓表測量剛才的a、b燈的電流、電壓，讓學生看到兩者的數值相同，並讓學生說出交流電的最大值.
我們可考慮讓學生對交流電的描述作小結，使學生明確：全面、詳細描述交流電的是公式和圖象；最大值、有效值、週期、頻率等物理量是描述交流電某一方面的特性的.根據交流電的圖象、公式可知最大值、週期，從而可知有效值、頻率.
●教學目標
一、知識目標
1.理解什麼是交變電流的最大值和有效值，知道它們之間的關係.
2.理解交變電流的週期、頻率以及它們之間的關係.知道我國生產和生活用電的週期（頻率）的大小.
二、能力目標
能應用數學工具描述和分析處理物理問題.
三、德育目標
讓學生了解多種電器銘牌，介紹現代科技的突飛猛進，激發學生的學習熱情.
●教學重點
交變電流有效值概念.
●教學難點
交流電有效值概念及計算.
●教學方法
在教師指導下的啟發式教學.
●教學用具
電源、電容器、燈泡「6 v 0.3 a」、幻燈片、手搖發電機.
●課時安排
1課時●教學過程
一、引入新課
［師］上節課講了矩形線圈在勻強磁場中繞垂直於磁場方向的軸勻速轉動時，**圈中產生了正弦交流電.如何描述交流電的變化規律呢？
［生1］可以用公式法描述.從中性面開始計時，得出
瞬時電動勢：e=emsinω t
瞬時電流：i=imsinω t.
瞬時電壓：u=umsinω t.
其中em=nbsω
［生2］可以用圖象法描述.如圖所示：
［師］交流電的大小和方向都隨時間做週期性變化，只用電壓、電流描述不全面.這節課我們學習表徵正弦交流電的物理量.
二、新課教學
1.交變電流的最大值（em,im,um）
［師］交變電流的最大值是交變電流在乙個週期內所能達到的最大數值，可以用來表示交變電流的電流或電壓變化幅度.
［演示］電容器的耐壓值.
將電容器（8 v，500 μf）接在學生電源上充電，接8 v電壓時電容器正常工作，接16 v電壓時，幾分鐘後聞到燒臭味，後聽到**聲.
［師］從這個實驗中可以發現：電容器的耐壓值是指能夠加在它兩端的最大電壓，若電源電壓的最大值超過耐壓值,電容器可能被擊穿.但是交流電的最大值不適於表示交流電產生的效果，在實際中通常用有效值表示交流電流的大小.
2.有效值（e、i、u）
［演示］如下圖所示，將兩隻「6 v、0.3 a」的小電珠a、b，乙個接在6 v的直流電源上，乙個接在有效值為6 v的交流電源上，觀察燈的亮度.
［生］兩燈的亮度相同.
［師］讓交流電和直流電通過同樣的電阻，如果它們在相同時間內產生熱量相等，把直流電的值叫做交流電的有效值.通常用大寫字母u、i、e表示有效值.
3.正弦交流電的有效值與最大值的關係
［師］計算表明，正弦交流電的最大值與有效值有以下關係：
i==0.707imu==0.707um
［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）交流電表（電壓表或電流錶）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.
4.週期和頻率
［師］請同學們閱讀教材，回答下列問題：
（1）什麼叫交流電的週期？
（2）什麼叫交流電的頻率？
（3）它們之間的關係是什麼？
（4）我國使用的交變電流的週期和頻率各是多大？
［生1］交變電流完成一次週期性的變化所用的時間，叫做交變電流的週期，用t表示.
［生2］交變電流在1 s內完成週期性變化的次數，叫做交變電流的頻率，用f表示.
［生3］t=
［生4］我國使用的交流電頻率f=50 hz,週期t=0.02 s.
［師］有個別歐美國家使用交流電的頻率為60 hz.
5.例題分析
［投影］
［例1］表示交變電流隨時間變化圖象如圖所示，則交變電流有效值為
a.5ab.5 a
c.3.5 ad.3.5 a
解析：設交變電流的有效值為i，據有效值的定義，得
i2rt=（4）2r+（3）2r
解得i=5 a
綜上所述應選擇b.
［投影］
［例2］ 交流發電機矩形線圈邊長ab=cd=0.4 m，bc=ad=0.2 m，共50匝，線圈電阻r=1 ω，線圈在b=0.
2 t的勻強磁場中，繞垂直磁場方向的軸oo′以r/s轉速勻速轉動，外接電阻9 ω，如圖所示.求：
（1）電壓表讀數；
（2）電阻r上電功率.
解析：（1）線圈在磁場中產生：
em=nbsω=50×0.2×0.4×0.2××2π v=160 v
i= a=8 a
u=ir=72 v101.5 v
（2）p=ui=72×8 w=1152 w
三、小結
本節課主要學習了以下幾個問題：
1.表徵交變電流的幾個物理量：最大值、有效值、週期、頻率.
2.正弦式交流電最大值與有效值的關係：
i=,u=.
3.交流電的週期與頻率的關係：t=.
四、作業（略）
五、板書設計
六、本節優化訓練設計
1.把220 v的正弦式電流接在440 ω電阻兩端，則該電阻的電流峰值
a.0.5 ab.0.5 a
c.2 ad. a
2.電路如圖所示，交變電流電源的電壓是6 v，它跟電阻r1、r2及電容c、電壓表一起連成如圖電路.忽略電源內阻，為保證電容器不擊穿，電容器耐壓值u2和電壓表示數u1分別為
a.u1=6 vb.u2=6 v
c.u1=6 vd.u2≥6v
3.兩個相同電阻分別通以下圖兩種電流，則在乙個週期內產生的熱量qa∶qb=_______.
4.關於正弦式電流的有效值，下列說法中正確的是
a.有效值就是交流電在一週期內的平均值
b.交流電的有效值是根據電流的熱效應來定義的
c.在交流電路中，交流電流錶和交流電壓表的示數表示的都是有效值
d.對於正弦式電流 ，最大值的平方等於有效值平方的2倍
參***：
1.b 2.cd 3.1∶2 4.bcd
●備課資料
1.如何計算幾種典型交變電流的有效值？
答：交流電的有效值是根據電流的熱效應規定的.讓交變電流和直流電通過同樣的電阻，如果它們在同一時間內產生的熱量相等，就把這一直流電的數值叫做這一交流電的有效值.
解析：通常求交變電流的有效值的型別有如下幾種：
（1）正弦式交流電的有效值
此類交流電滿足公式e=emsinω t,i=imsinω t
它的電壓有效值為e=，電流有效值i=
對於其他型別的交流電要求其有效值，應緊緊把握有效值的概念.下面介紹幾種典型交流電有效值的求法.
（2）正弦半波交流電的有效值
若將右圖所示的交流電加在電阻r上，那麼經一週期產生的熱量應等於它為全波交流電時的1/2，即u半2t/r=（），而u全=，因而得u半=um，同理得i半=im.
（3）正弦單向脈動電流有效值
因為電流熱效應與電流方向無關，所以左下圖所示正弦單向脈動電流與正弦交流電通入電阻時所產生的熱效應完全相同，即u=，i=.
（4）矩形脈動電流的有效值
如右上圖所示電流實質是一種脈衝直流電，當它通入電阻後乙個週期內產生的熱量相當於直流電產生熱量的，這裡t是乙個週期內脈動時間.由i矩2rt=（）im2rt或（）t=（）t,得i矩=im，u矩=um.當=1/2時，i矩=im，u矩=um.
（5）非對稱**流電有效值
假設讓一直流電壓u和如圖所示的交流電壓分別加在同一電阻上，交變電流在乙個週期內產生的熱量為q1=，直流電在相等時間內產生的熱量
q2=t，根據它們的熱量相等有
t得u=，同理有i=.
2.一電壓u0=10 v的直流電通過電阻r在時間t內產生的熱量與一交變電流通過r/2時在同一時間內產生的熱量相同，則該交流電的有效值為多少？
解：根據t時間內直流電壓u0在電阻r上產生的熱量與同一時間內交流電壓的有效值u在電阻r/2上產生的熱量相同，則
3.在圖示電路中，已知交流電源電壓u=200sin10πt v，電阻r=10 ω，則電流錶和電壓表讀數分別為
a.14.1 a,200 vb.14.1 a,141 v
c.2 a,200 vd.2 a,141 v
分析：在交流電路中電流錶和電壓表測量的是交流電的有效值，所以電壓表示數為
u= v=141 v，電流值i== a=14.1 a.
答案：b
交變電流的描述總結
交變電流產生 總結 1圖甲是某燃氣爐點火裝置的原理圖。轉換器將直流電壓轉換為圖乙所示的正弦交變電壓，並加在一理想變壓器的原線圈上，變壓器原 副線圈的匝數分別為 為交流電壓表。當變壓器副線圈電壓的瞬時值大於5000v時，就會在鋼針和金屬板間引發電火花進而點燃氣體。以下判斷正確的是 a 電壓表的示數等於...
2 2怎樣描述交變電流
教學目標 一 知識與技能 1 知道交變電流的週期和頻率，以及它們與轉子角速度 的關係。2 知道交變電流和電壓的最大值 瞬時值 有效值等及其關係。3 知道我國供電線路交變電流的週期和頻率。二 過程與方法 1 用等效的方法得出描述交變電流的有效值。2 學會觀察實驗，分析圖象，由感性認識到理性認識的思維方...
第五章第二節描述交變電流的物理量
描述交變電流的物理量 1 下列各個量，其中所指為有效值的是 a 交流電壓表的示數 b 保險絲的熔斷電流 c 電容器的擊穿電壓 d 家庭用的220 v交流電壓 2 2012 高考廣東卷 某小型發電機產生的交變電動勢為e 50sin 100 t v 對此電動勢，下列表述正確的有 a 最大值是50 v b...