2019版高中物理 第二章 交变电流 2.2 描述交流电的物理量学案 教科版选修3-2.doc
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1、12 2 描述交流电的物理量描述交流电的物理量学习目标 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,知道有效值是与热效应有关的量.3.掌握交变电流有效值与峰值的关系,会进行有效值的计算.一、周期和频率1.周期(T):交变电流作一次周期性变化所需的时间.2.频率(f):交变电流在 1 s 内完成周期性变化的次数.3.T 或f .1 f1 T二、峰值和有效值1.峰值:交变电流的电压、电流能达到的最大值叫峰值.2.有效值:让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的电阻,如果在交变电流的一个周期内它们产生的热量相等,则此恒定电流的数值叫做交变电流的有效值.3.在正弦
2、式交变电流中,最大值与有效值之间的关系E0.707Em,U0.707Um,I0.707Im.Em2Um2Im2即学即用1.判断下列说法的正误.(1)正弦式交变电流的正负两部分是对称的,所以有效值为零.( )(2)交变电流的有效值就是一个周期内的平均值.( )(3)一个正弦式交变电流的峰值同周期、频率一样是不变的,但有效值是随时间不断变化的.( )(4)交流电路中,电压表、电流表的测量值都是有效值.( )2.我国电网中交流电的频率为 50 Hz,则我国提供市电的发电机转子的转速为 r/min.答案 3 0002一、周期和频率导学探究 如图 1 所示,交变电流完成一次周期性变化需要多长时间?在 1
3、 s 内完成多少次周期性变化?图 1答案 完成一次周期性变化需要 0.02 s;在 1 s 内完成 50 次周期性变化.知识深化交变电流的周期和频率跟发电机转子的角速度或转速n有关.(n)越大,周期越短,频率越高,其关系为T,2f2n.2 例 1 (多选)矩形金属线圈共 10 匝,绕垂直于磁场方向的转动轴在匀强磁场中匀速转动,线圈中产生的交流电动势e随时间t变化的情况如图 2 所示.下列说法中正确的是( )图 2A.此交变电流的频率为 0.2 HzB.1 s 内电流方向变化 10 次C.t0.1 s 时,线圈平面与磁场方向平行D.1 s 内线圈转 5 圈答案 BD解析 由题图知T0.2 s,故
4、f Hz5 Hz,即 1 s 内完成 5 个周期,线圈转 5 圈,1 T1 0.2每转 1 圈电流方向改变 2 次,故 A 错误,B、D 正确;在t0.1 s 时,e0,所以线圈平面与磁场方向垂直,故 C 错误.二、峰值和有效值导学探究1.图 3 是通过一个R1 的电阻的电流i随时间t变化的图像.3图 3(1)试计算 1 s 内电阻R中产生的热量.(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 内产生同样的热量,这个电流是多大?答案 (1)QI12Rt1I22Rt24210.5 J2210.5 J10 J.(2)根据交变电流有效值的定义可得QI2Rt,则I A A.Q
5、 Rt10 1 1102.某交流电压的瞬时值表达式u6sin (100t) V,把标有“6 V 2 W”的小灯泡接在2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,交流电压的瞬时值表达式u6sin (100t) V 中 6 V 是峰22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.知识深化1.峰值和有效值的应用(1)电容器所能承受的电压应高于交流电的峰值,否则电容器可能被击穿.(2)电气设备铭牌上标注的额定电压、额定电流都是有效值.交流电压表和交流电流表测量的也是有效值.(3)保险丝的熔断电流为
6、有效值.2.有效值的计算(1)对于正弦式交变电流,可先根据EmnBS求出峰值,然后根据E求出其有效值.Em2(2)当电流是非正弦式交变电流时,必须根据有效值的定义求解.先计算交变电流在一个周期内产生的热量Q,再将热量Q用相应的物理量的有效值表示,即QI2RT或QT,最后代U2 R入数据求解有效值.例 2 (多选)下列关于交流电的说法中正确的是( )A.交流电气设备的铭牌上所标的电压值和电流值是交流电的峰值B.用交流电流表和交流电压表测定的读数值是交流电的瞬时值C.给定的交流数值,在没有特别说明的情况下是指有效值D.跟交变电流有相同的热效应的直流电的数值是交变电流的有效值答案 CD解析 对于交变
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