3.3交变电流
【教学目标】
一、知识与能力
1、理解交变电流是怎样产生的。
2、定性了解交流的变化规律及其图像表示和主要特征物理量。
3、知道交流能通过电容器的原因，了解交流这一特性在电子技术中的应用。
4、初步了解发电机、交变电流的发明和利用对促进人类社会进步的作用，进一步体验科学、技术与社会生活之间的密切关系。
二、过程与方法
1、培养学生阅读、理解及自学能力．
2、培养学生将知识进行类比、迁移的能力．
3、使学生理解如何建立新的物理概念而培养学生处理解决新问题能力．
4、培养学生应用数学工具处理解决物理问题的能力．
5、训练学生由特殊到一般的归纳、演绎思维能力．
三、情感态度与价值观
1、由用电器铭牌，可介绍我国近几年的经济腾飞，激发学生爱国精神和为建设祖国发奋学习的精神．
2、让学生体会对称美．
【重点难点】
本节重点：交变电流的产生和变化规律．
本节难点：表征的物理量和交流电有效值.
【教法学法】
教法：以指导学生实验探究为主，讲授法为辅
学法：主动探究、互相协作、抽象提炼
【教学准备】
交流发电机、电灯、电流表、示波器、小灯泡、导线、学生电源
【教学过程】
一、新课引入
一、交流发电机
出示发电机的结构图：说明：交流发电机是由定子和
转子构成，有的发电机的磁体转动，线圈不动；有的发电机的磁体转动，线圈不动。
实验结果：电灯的亮度忽明忽暗，电流表的指针忽左忽右
实验结论：发电机发出的电流大小和方向都在不断变化，大小、方向随时间做周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流。
各种电池供给的电流只沿一个方向流动，叫做直流学生通过实践体验，找出其中规律
二、进入新课（导出概念）
二、交流的变化规律
介绍认识交流电和直流电
特征
说明：严格的数学分析表明，电网中的交变电流，它的电流、电压随时间按正弦函数的规律变化，这样的电流称之为正弦式电流
问：如何表示正弦式电流在某一时刻的电流、电压？（i = Imsinωt u
=Umsinωt）
说明：Im、Um分别是电流和电压的最大值，叫做交流的峰值
问：频率和周期有怎样的关系？（T＝1/f）
说明：我国使用的交变电流，频率是50 Hz
三、问：为什么在上述实验中看不到电灯中电流大小
的变化？【学生讨论、回答】演示实验：
实验仪器：示波器、小灯泡、导
线、学生电源
实验过程：将示波器和灯泡并联
接入电路中，用示波器演示加在
灯泡两端的电压
说明：交变电流的大小和方向在
不断地变化，我们把交流完成一
次周期性变化所用的时间叫做
交流的周期，通常用T 表示，
它的单位是秒。
交流在1s 内发
生周期性变化的次数，叫做交流
的颇率通常用f表示，它的单位
给出板书，强调重要性
实验现象：显示的电压
图象为正弦曲线
说明：但当电容器两端连接上交流电压后，当电压升高时，正负电荷在电容器两块极板上聚集，当电压降低时，正负电荷从电容器两块极板上释放，因此能够形成较长时间的电流，我们称电容器具有通交流的特点。
第三节、交变电流 一、交流发电机
1、交变电流：大小和方向都在不断变化的电流
2、直流电流：方向不变的电流称之为直流 二、交流的变化规律
1、正弦式电流：电流、电压随时间按正弦函数的规律变化的电流
i = Imsinωt u =Umsinωt Im 、Um 分别是电流和电压的最大值
2、周期T ：交流完成一次周期性变化所用的时间 单位：秒
频率f ：交流在1s 内发生周期性变化的次数 单位：赫兹符号：Hz 换算关系：T ＝1/f
例题1.某电热器接在10 V 的直流电压上，其功率为P ，当接正弦式电压u ＝20sin 314t (V)时，其功率为( )
A ．P
B ．2P C.P
2
D ．4P
答案 B
解析 本题考查交流电压的有效值．设电热器的电阻为R ，当接在10 V 直流电压两端
时，有P ＝U 2R ＝(10)2
R ，
正弦式电压u ＝20sin 314t (V)的有效值U e ＝20
2
V ＝10 2 V ，当把电热器接入该电压两
端时，功率P ′＝U 2e R ＝(102)2
R
，联立解得P ′＝2P .故正确答案为B.
例题2．如图2所示为一交变电流的图象，则该交变电流的有效值为多大？
图2
答案 3
2I 0
解析 该交变电流一个周期T 内通过电阻R 产生的热量为2
02 ⎪⎝⎭R ·T 2＋I 2
0R ·T 2，直流电流I 在一个周期T 内通过电阻R 产生的热量为I 2RT ，由有效值的定义知：2
02 ⎪⎝⎭R ·T 2
＋I 20R ·T 2＝I 2RT ，解得I ＝32I 0. 课堂练习：
1．以下说法正确的是( )
A ．发电机、电动机铭牌上所标数值为有效值
B ．电容器的击穿电压为所加交变电压的有效值
C ．交流电压表所测数值为瞬时值
D ．保险丝的数值为最大值 答案 A
2．关于交流发电机，下列说法正确的是( ) A ．基本构造分定子、转子两部分 B ．必须是线圈转动
C ．电流方向变化的原因是由于切割磁感线运动的方向变了
D ．电流大小变化的原因是因为线圈转的时快时慢 答案 AC
3．关于交流电的有效值和最大值，下列说法正确的是( )
A ．任何形式的交流电压的有效值都具有U e ＝U m
2
的关系
B ．只有正弦(或余弦)交流电才具有U e ＝U m
2
的关系
C ．照明电压220 V 、动力电压380 V 指的都是有效值
D ．交流电压表和交流电流表测量的是交流电的最大值 答案 BC 4．有一台使用交流电的电冰箱上标有额定电压为“220 V ”的字样，这“220 V ”是指( ) A ．交流电电压的瞬时值 B ．交流电电压的最大值 C ．交流电电压的平均值 D ．交流电电压的有效值 答案 D
题组二 正弦交流电峰值和有效值
5．如图1所示，正弦式交变电流的电压的最大值为311 V ，负载电阻R ＝440 Ω，不考虑电表内阻的影响，则电路中交流电压表和交流电流表的示数分别为( )
图1
A ．311 V ,0.707 A
B ．220 V ,0.5 A
C ．311 2 V ,10 A
D ．311 V ,0.05 A 答案 B
6．在相同的时间内，某正弦交变电流通过一阻值为100 Ω的电阻产生的热量，与一电流为3 A 的直流电通过同一阻值的电阻产生的热量相等，则( ) A ．此交变电流的有效值为3 A ，峰值为3 2 A
B ．此交变电流的有效值为3 2 A ，峰值为6 A
C ．电阻两端交流电压的有效值为300 V ，峰值为300 2 V
D ．电阻两端交流电压的有效值为300 2 V ，峰值为600 V 答案 AC
解析 根据有效值的定义知，交流电的有效值即为等效直流电的电流值，为3 A ；根据正弦式交变电流峰值与有效值的关系，得交变电流的峰值为3 2 A ，根据欧姆定律，U e ＝I e R ＝3×100 V ＝300 V ，峰值U m ＝I m R ＝3 2×100 V ＝300 2 V .
7．一只“220 V ,100 W ”的灯泡接在u ＝311sin (314t ) V 的交流电源上，则下列说法中错．误．
的是( ) A ．通过灯泡的电流为0.64 A
B ．与灯泡串联的电流表示数为0.45 A
C ．灯泡能正常发光
D ．与灯泡并联的电压表示数为220 V 答案 A
解析 该交流电源的有效值为U ＝U m 2＝311
2 V ≈220 V ，
选项D 正确；通过灯泡的电流为I ＝U R ＝220
2202
100
A ≈0.45 A ，选项A 错误，选项
B 正确；灯
泡的额定电流为I ＝P U ＝100
220 A ≈0.45 A ，与实际电流相等，所以灯泡能正常发光，选项C
正确．故选A.
题组三 关于有效值的综合计算。