【人教版】高中选修3-2物理课堂探究：5.2-描述交变电流的物理量（含答案）(5页).doc

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1、-【人教版】高中选修3-2物理课堂探究：5.2-描述交变电流的物理量（含答案）-第 5 页课堂探究探究一 有效值的理解与计算问题导引现在的调光台灯、调速电风扇是用可控硅电子元件来实现的。如图所示为经过一个双向可控硅调节后加在电灯上的电压，请思考：(1)如图所示的交变电流是正弦式交变电流吗？(2)如何求得该交变电流电压的有效值？提示：(1)不是正弦式交变电流。(2)根据电流的热效应即可求得有效值。名师精讲1有效值的理解交变电流的有效值是根据电流的热效应定义的，理解有效值重点在“等效”，“效果”相同在定义中体现为相同电阻、相同时间，产生相同热量，交变电流与多大的直流电“效果”相同，有效值就是多大。

2、2有效值的两种计算方法(1)若按正(余)弦规律变化的电流，可利用交变电流的有效值与峰值间的关系求解，即E，U，I。(2)当电流是非正弦交变电流时，必须根据有效值的定义求解。3几种典型交变电流的有效值电流名称电流图象有效值正弦式交变电流I正弦半波电流I正弦单向脉动电流I矩形脉动电流IIm非对称性交变电流I【例题1】 如图所示表示一交变电流随时间变化的图象，此交变电流的有效值是()A5 A B2.5 AC3.5 AD3.5 A解析：根据交变电流有效值的定义易知，让题图中的交变电流和一恒定电流通过同一个电阻，如果在相同时间内电阻产生的热量相同，则此时恒定电流就等于此交变电流的有效值。设此交变电流的有

3、效值为I，则在任意一个周期内有I2RT，I2(2 A)2(A)2，解得I2.5 A。答案：B题后反思 (1)首先要分析交变电流的变化规律，在一个交变电流中可能存在几种形式的电流。(2)交变电流中存在几种形式的电流，可在一个周期内分段求出产生的热量，求其和。(3)正弦式电流的最大值和有效值的关系是：I，U，非正弦式电流不符合此关系。(4)由不同恒定电流分段构成的交变电流的有效值不是算术平均值，而是分段用焦耳定律求解。探究二 瞬时值、最大值、有效值、平均值有何区别与联系问题导引如图甲为一电容器，乙图为保险丝管，请思考：(1)将电容器接在交流电路上，要保证电容器正常工作，需要考虑交变电流哪一个值？(

4、2)若保证保险丝管正常使用，应考虑交变电流哪一个值？提示：(1)最大值。(2)有效值。名师精讲瞬时值、最大值、有效值、平均值之间的区别和联系物理含义重要关系适用情况瞬时值交变电流某一时刻的值eEmsin tiImsin t计算线圈某一时刻的受力情况最大值最大的瞬时值EmNBSIm确定用电器的耐压值有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流值EUI(正弦式交变电流)(1)计算与电流热效应相关的量(如功率、热量)(2)交流电表的测量值(3)电气设备标注的额定电压、额定电流(4)保险丝的熔断电流平均值交变电流图象中图线与时间轴所夹面积与时间的比值计算通过电路截面的电荷量【例题2】 如图所示，一个边长L1

5、0 cm、匝数N100的正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO匀速转动，磁感应强度B0.50 T，角速度10 rad/s，外电路电阻R4.0 ，线圈内阻r1.0 。(1)写出线圈由图中所示位置开始计时时，感应电动势的瞬时值表达式。(2)求交流电压表的示数。(3)线圈转一圈外力做多少功？(4)从图示位置转过90的过程中流过电阻R的电荷量是多大？解析：(1)感应电动势的最大值为EmNBL21000.500.12103.14 V15.7 V。图示位置(t0时)感应电动势最大，所以感应电动势的瞬时值表达式为eEmcos t15.7cos(10t) V。(2)电压表示数为电阻两端电压的有效值，即U V8.9 V。(3)电动势的有效值E。线圈匀速转动的周期T。线圈匀速转动一圈，外力做功大小等于电功的大小，即WT。代入数据联立解得W4.9 J。(4)从t0起转过90过程中，t内流过R的电荷量qt。代入数据得q0.1 C。答案：(1)e15.7cos(10t) V(2)8.9 V(3)4.9 J(4)0.1 C题后反思 正确理解交变电流的“四值”是解题关键。求电荷量时要用平均值，由法拉第电磁感应定律E求得；交流电路中电表显示的是有效值；计算电热、电功率、电功时一定要用有效值求解。