新高中物理 第二章 2 表征交变电流的物理量课件 粤教选修32.ppt
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1、第二章交变电流目标定位1.掌握交变电流的周期、频率、线圈转动角速度三者之间的关系.2.能理解电流的有效值是与热效应有关的量，而平均值只是简单意义的平均.3.掌握交变电流有效值与峰值的关系，会进行有关有效值的计算学案2表征交变电流的物理量知识探究自我检测32021/8/8 星期日一、交变电流的周期和频率 问题设计知识探究如图1所示，这个交变电流的周期是多少？频率是多少？答案周期T0.02 s；频率f50 Hz.图1要点提炼1周期(T)：交变电流完成_所需的时间，用T表示，单位是秒2频率(f)：交变电流在_内完成_的次数，用_表示，单位是赫兹，符号是_.3转速(n)：线圈单位时间(1 s或1 mi
2、n)转过的圈数，单位是r/s或r/min.一次周期性变化1 s周期性变化fHz5交流电的瞬时值表达式e_，其中“_”叫做交变电流的_，是t0时的相位，叫做交变电流的_6我国电网中交变电流的周期是_ s，频率是_ Hz.Emsin(t)t相位初相位0.0250 问题设计二、交变电流的峰值和有效值1图2是通过一个R1 的电阻的电流i随时间变化的曲线这个电流不是恒定电流(1)怎样计算1 s内电阻R中产生的热量？图2(2)如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过这个电阻R，也能在1 s内产生同样的热，这个电流是多大？2某交流电压瞬时值表达式u6 sin(100t)V，把标有“6 V,2 W”的小灯泡接
3、在此电源上会不会被烧坏？把标有6 V的电容器接在此电源上会不会被击穿？答案小灯泡不会被烧坏，交流电压瞬时值表达式u6 sin(100t)V中6 V是最大值，其有效值为6 V，而标有“6 V,2 W”的小灯泡中的6 V是有效值电容器会被击穿要点提炼1峰值：也叫最大值，它是所有瞬时值中的最大值(1)当线圈平面跟磁感线平行时，交变电流电动势最大，Em _(转轴垂直于磁感线)(2)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_值2有效值：让交流与恒定电流分别通过_的电阻，如果在交变电流的_内它们产生的_相等，我们就把这个恒定电流的电流值I、电压值U，叫做这个交流电的有效值计算时要注意三同：“
4、相同_”上、“一个周期”内、产生“相同_”nBS 耐压大小相同一个周期热量电阻热量3正弦式交变电流的有效值I、U与峰值Im、Um的关系：I ，U .注意：非正弦式交变电流的有效值只能根据电流的_计算4有效值的应用(1)计算与电流热效应有关的量(如电功、电功率、电热)要用_值热效应有效(2)交流电表的测量值，电气设备标注的额定电压、额定电流，通常提到的交流电的数值均指_值5平均值的应用有效典例精析一、对描述交变电流物理量的认识例1 一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图3所示，由图可知()图3A该交流电的电压的有效值为100 VB该交流电的频率为25 HzC该交流电压瞬时值的表达式为u100si
5、n 25t VD并联在该电压两端的电压表指针不停摆动解析根据题图可知该交变电流电压的最大值为100 V，周期为4102 s，所以频率为25 Hz，A错，B对；而2f50 rad/s，所以u100sin(50t)V，C错；交流电压表的示数为交流电的有效值而不是瞬时值，不随时间变化，D错答案B例2 一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图4甲所示已知发电机线圈内阻为5.0，外接一只电阻为95.0 的灯泡，如图乙所示，则()二、正弦式交变电流有效值的计算图4A电压表 的示数为220 VB电路中的电流方向每秒钟改变50次C灯泡实际消耗的功率为484 WD发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为
6、24.2 J答案D由题图甲知T0.02 s，一个周期内电流方向变化两次，可知1 s内电流方向变化100次，B错；例3 如图5所示是一交变电流随时间变化的图象，求此交变电流的有效值三、非正弦式交变电流有效值的计算图5解析设该交变电流的有效值为I，直流电的电流强度为I，让该交变电流和直流电分别通过同一电阻(阻值为R)，在一个周期(T0.2 s)内，该交变电流产生的热量：在一个周期内直流电通过该电阻产生的热量QI2RT0.2I2R.由QQ得，0.2I2R5R，解得I5 A，即此交变电流的有效值II5 A答案5 A四、有效值、瞬时值、平均值的区别及应用例4 在水平方向的匀强磁场中，有一正方形闭合线圈绕
7、垂直磁感线的轴匀速转动，已知线圈的匝数为n100匝，边长为20 cm，电阻为10，转动频率f50 Hz，磁场的磁感应强度为0.5 T，求：(1)外力驱动线圈转动的功率；解析线圈中交变电动势的最大值EmnBS1000.5(0.2)2250 V628 V.交变电动势的有效值外力驱动线圈转动的功率与线圈中交变电流的功率相等答案1.97104 W(2)转至线圈平面与中性面的夹角为30时，线圈产生的感应电动势及感应电流的大小；解析 线圈转到与中性面成30角时，其电动势的瞬时值eEmsin 30314 V，交变电流的瞬时值答案314 V31.4 A(3)线圈由中性面转至与中性面成30夹角的过程中，通过线圈
8、横截面的电荷量解析 在线圈从中性面转过30角的过程中，线圈中的平均感应电动势 n ，平均感应电流 n ，通过线圈横截面的电荷量为q，2.68102 C.答案2.68102 C课堂要点小结描述交变电流的物理量1(对描述交变电流物理量的认识)如图6是某种正弦式交流电压的波形图，由图可确定该电压的()A周期是0.01 sB最大值是220 VC有效值是220 VD表达式为u220sin(100t)(V)1 1 2 2 3 3 4 4自我检测图61 1 2 2 3 3 4 4解析由题图可知，该交流电压的周期为0.02 s，最大值为311 V，而有效值U V220 V，故A、B错误，C正确正弦式交流电压的
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