中国工程物理研究院工学院教案用纸

课题§5-1正弦交流电的基本概念（2课时）教学目的1了解正弦交流电的产生过程。2理解并掌握正弦交流电的三要素、相位差及有效值。教学重点正弦交流电的三要素教学难点1相位差的理解及判断。2有效值概念的理解。时间分配教学过程及内容教学方法复习提问引入新课（10分钟）复习中学内容引入新课提问：1什么叫直流电？（大小和方向都不随时间变化的电流、电压或电动势统称为直流电）2什么叫交流电？其如何分类？（大小和方向都随时间发生变化的电流、电压或电动势统称为直流电。其分类如下：）非周期性交流电非正弦交流电正弦交流电周期性交流电交流电总结：1随时间按正弦规律发生变化的交流电称为正弦交流电。2交流电与直流电相比有三个主要优点：第一，交流电可以用变压器改变电压，便于远距离输电。第二，交流电机比相同功率的直流电机构造简单，造价低。第三，可以用整流装置，将交流电变换成所需的直流电。所以，实际中广泛应用交流电。3在交流电路中，随时间变化的量用小写字母表示，不随时间变化的量用大写字母表示。教师提问，学生回答，最后由教师引导学生共同讨论回答并订正。中国工程物理研究院工学院教案用纸时间分配教学过程及内容教学方法1新课教学（80分钟）一、正弦交流电的产生：如图交流发电机结构与原理示意图（a）（b）由于发电机线圈cd边切割磁力线运动，所以其产生的感应电动势为：)sin(0tBLvecd（a）（b）5-3交流发电机原理示意图同理，线圈ab边产生的感应电动势为)sin(0tBLveab所以整个线圈产生的感应电动势为)sin()sin(200tEtBLveeemcdab上式中，BLvEm2是感应电动势的最大值，又叫振幅。可见，交流发电机产生的电动势按正弦规律变化，可以向外电路输送正弦交流电。二、正弦交流电的周期、频率和角频率1周期：完成一次周期性变化所需用的时间叫做周期，用T表示，其单位是秒（s）。如图5-4在黑板付板书处画图5-3并对照图阐述分析。板书板书中国工程物理研究院工学院教案用纸时间分配教学过程及内容教学方法25-4正弦交流电的周期2频率：交流电在单位时间内（1s）完成周期性变化的次数叫做频率，用字母f表示，其单位是赫兹，符号为Hz。此外频率还有常用单位千赫（kHz）和兆赫(MHz)：HzkHz3101HzMHz6101显然，周期和频率之间有倒数关系fT1我国发电厂发出交流电的频率都是50Hz，习惯上称之为“工频”。3角频率：单位时间内电角度的变化量叫做角频率，用字母ω表示，其单位是弧度每秒，符号为rad/s。显然，角频率和周期、频率有如下关系fT22注意：周期、频率和角频率都是反映交流电变化快慢的物理量。三、相位和相位差1相位：任意t时刻，发电机线圈平面与中性面的夹角)0t（叫做交流电的相位。当t=0时的相位，即0叫做初相位，它反映了正弦交流电起始时刻的状态。相位是表示正弦交流电在某一时刻所处状态的物理量，它不仅决定瞬时值的大小和方向，还能反映正弦交流电的变板书板书强调说明并板书。对照图5-3阐述分析。并板书。中国工程物理研究院工学院教案用纸时间分配教学过程及内容教学方法3化趋势。2相位差：两个同频率正弦交流电，任意瞬间的相位之差就叫做相位差，用符号表示。即02010201）（）（tt显然，两个同频率正弦交流电的相位差，就是它们的初相之差。其与时间无关。相位差的作用是判断两个同频率正弦交流电之间的相位关系，具体判断方法如下：0201＞0时，叫做1i超前2i0201＜0时，叫做1i滞后2i0201=0时，叫做同相0201=180时，叫做反相0201=90时，叫做正交注意：前面所学的振幅、频率（或周期、角频率）和初相统称为正弦交流电的三要素。对于已知的正弦交流电，这三者缺一不可。四、交流电的有效值1引言：交流电和直流电具有不同的特点，但是从能量转换的角度来看，两者是可以等效的。为此，引入一个新的物理量——交流电的有效值。2概念：一个直流电流与一个交流电流分别通过阻值相等的电阻，如果通电的时间相等，在电阻上产生的热量也相等，那么直流电的数值就叫做交流电的有效值。其用大写字母来表示。理论和实验表明，正弦交流电的有效值与最大值的关系如下举例分析并板书。加重提高语气，以引起学生注意。分析说明板书中国工程物理研究院工学院教案用纸时间分配教学过程及内容教学方法4复习总结（8分钟）布置作业（2分钟）mmIII707.02mmUUU707.02mmEEE707.023注意：1）有效值和最大值是从不同角度反映交流电强弱的物理量。通常所说的交流电的电流、电压、电动势的值，如不作特殊说明都是指有效值。2）在选择电器的耐压时，必须考虑电压的最大值。五、例题讲解：讲解[例1]、[例2]、[例3]此从略。1什么是周期、频率、角频率？它们的作用是什么？相互有何关系？2什么是相位、初相位？它们有何作用？3什么是相位差？它的作用是什么？如何判断同频交流电的超前与滞后？4什么是交流电的有效值？其大小如何确定？1复习本课内容，预习§5-2节2做书122P页1填空题：（1）（2）（3）2选择题：（1）（2）（3）3计算题：（1）（2）4回答问题：（1）（2）。板书加重提高语气，以引起学生注意。提问学生回答，教师订正。