3.1交变流的特点.docVIP

选修3-2 3.1 交变电流的特点 ［课时安排]：1课时 ［教学目标： 知识与技能 过程与方法教学重点： ［教学难点： ［教学器材：教法：教学 （一）引入新课 由课本中的《两种电源》中引出，通过示波器观察恒定电流和交变电流的图像，对比，总结得出直流电、交流电的特点。 一、恒定电流和交变电流 1．直流电及其分类 定义：方向不随时间变化的电流叫直流电． 分类： （1）其中大小和方向都不随时间改变的电流叫恒定电流； （2）方向不随时间改变、而大小随时间改变的电流叫脉动直流电． 2．交变电流及其分类 定义：大小和方向随时间做周期性变化的电流叫交变电流，其中大小不变、方向改变的电流也是交变电流． 分类： 按交变电流的特点可分为正弦(或余弦)式交变电流、矩形波交变电流、锯齿波交变电流等． 常见的交变电流的波形图 讨论与交流：书P46 直流的电压，电流都是恒定的，都不随时间变化，要描述直流电只用电压和电流就足够了，而交变电流的电流和电压都随时间作周期性变化，因此要描述它，需要更多的物理量，这节课我们就来学习表征交变电流的物理量。 （二）进行新课 二、交变电流的周期和频率 交变电流是周期性变化的，用什么来描述？ 1、周期：交变电流完成1次周期性变化所需要的时间 2、频率：交变电流在1s内完成周期性变化的次数，单位：赫兹，符号：Hz 周期和频率是描述交变电流变化快慢的物理量： 周期越大，表示交变电流完成1次周期性变化所需要的时间越长，也就是变化得越慢。 频率越大，表示交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数越多，也就是变化得越快。 3、周期与频率的关系：　　T＝1/f　或　f＝1/T 指出：我国工农业生产和生活所用的交流电，周期是0.02秒，频率是50Hz。 4、在一个周期内，交变电流的方向改变2次。 三、最大值和有效值 1、瞬时值和最大值 (1)瞬时值：交变电流变化到某一时刻的值．通常用e、u、i等表示电动势、电压和电流的瞬时值． 瞬时值能精确表示各时刻的电压或电流值，但使用不方便，因为瞬时值不断发生改变，不能代表整体效果． (2)最大值：表示交变电流在1个周期内电压和电流所能达到的最大值，又称峰值，用字母Um、Im表示． 最大值是一特殊的瞬时值，能反映相应的参量在变化中的取值范围，但仍然不适合描述交变电流产生的整体效果． 2、有效值 (1)交变电流有效值的定义：根据电流的热效应，让恒定电流和交变电流分别通过阻值相同的电阻，在相同时间内产生相同的热量，就把该恒定电流的数值规定为这个交变电流的有效值。 在定义有效值时应注意三“同”：①相同电阻；②相同时间；③产生相同热量。 （2）有效值的计算方法 电流产生热量，与电流的方向无关，但一般与所取时间的长短有关，在无特别说明时是由一个周期的时间来确定的。分段计算交变电流在一个周期内产生的热量Q。 让恒定电流通过相同的电阻在交变电流的一个周期时间内产生的热量等于Q。如：Q＝I2RT，或Q＝T。相对应的I、U、E即为交变电流、电压的有效值。 3．交变电流的平均值不等于有效值 (1)交变电流的平均值与交流的方向及所取时间的长短均有关系，其数值根据法拉第电磁感应定律E＝n求得。交变电流的平均值的计算不是初、末状态瞬时值的平均。 在计算通过导体某截面的电荷量时，只能用交变电流的平均值＝，q＝·Δt＝·Δt＝n。 把恒定电流与交变电流通过相同的电阻，经过相同的时间（周期的整数倍），产生相同热量，有效值是一种等效替代。 讨论与交流：P48 特别提醒： (1)各类用电器铭牌所标示的值均为有效值． (2)各类交流电表所测得的值也均为有效值． (3)凡是没有说明的，所指的值均为有效值，如我们平时所说的照明电压220 V及动力电压380 V都是指有效值． (4)计算电功、电热、电功率时要用交变电流或交变电压的有效值． (5)保险丝的熔断电流也是指交变电流的有效值． 电容器接在交流电路中，交变电压的最大值不能超过电容器的耐压值． 正弦式交变电流的有效值 正弦式交变电流：电流大小和方向随时间按正弦规律变化。 ]特 （三）巩固练习 1．将一电阻接在电压随时间按图3－1－6所示的规律变化的交变电压上，则该交变电压的周期是多少？该交变电压的有效值为多少？ 【解析】　由图像知此交流电是方波形交变电流，此交变电流的有效值不是其峰值的。据电流的热效应在相同电阻、相同时间(一般为一周期)产生相同的热量，由图中可读出该交变电压的周期为2t，设电阻为R， 则由t1＋t2＝T得t＋t＝·2t，解得U＝ V≈4.1 V. 2、若通过滤波的方式，将正弦式交变电流下半周期电流去掉，则变成如图3－1－5所示，则其有效值为多少？ 解析：根据有效值的定义： ()2·R×＝I2RT 解得：