人教版高二物理选修描述交变电流的物理量课件.ppt

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1、5.25.2描述交变电流的物理量描述交变电流的物理量(2)(2)学习目标学习目标 1.1.1.1.理解交变电流的相位的意义，会比较不同交变电流之间的相位理解交变电流的相位的意义，会比较不同交变电流之间的相位理解交变电流的相位的意义，会比较不同交变电流之间的相位理解交变电流的相位的意义，会比较不同交变电流之间的相位关系，并会计算两支交流的相位差。关系，并会计算两支交流的相位差。关系，并会计算两支交流的相位差。关系，并会计算两支交流的相位差。2.2.2.2.深刻理解描述交变电流的物理量，并会分析，计算交变电流的深刻理解描述交变电流的物理量，并会分析，计算交变电流的深刻理解描述交变电流的物理量，并会

2、分析，计算交变电流的深刻理解描述交变电流的物理量，并会分析，计算交变电流的四值。四值。四值。四值。（专题：交流电四值的计算）（专题：交流电四值的计算）知识回顾知识回顾：描述交变电流的变化快慢通常有哪些物理？：描述交变电流的变化快慢通常有哪些物理？：描述交变电流的变化快慢通常有哪些物理？：描述交变电流的变化快慢通常有哪些物理？周期和频率：周期和频率：周期和频率：周期和频率：表示交流电大小的物理量有哪些？各在哪些情况下使用？：表示交流电大小的物理量有哪些？各在哪些情况下使用？：表示交流电大小的物理量有哪些？各在哪些情况下使用？：表示交流电大小的物理量有哪些？各在哪些情况下使用？（）平均值：适于计算

3、通过导体的电荷量（）平均值：适于计算通过导体的电荷量（）平均值：适于计算通过导体的电荷量（）平均值：适于计算通过导体的电荷量（）最大值（）最大值（）最大值（）最大值(峰值峰值峰值峰值)：适于处理电容器击穿、二极管耐压等问：适于处理电容器击穿、二极管耐压等问：适于处理电容器击穿、二极管耐压等问：适于处理电容器击穿、二极管耐压等问题题题题（）瞬时值：能得到最大值、（）瞬时值：能得到最大值、（）瞬时值：能得到最大值、（）瞬时值：能得到最大值、T T T T、f f f f 等量等量等量等量（）有效值：适于处理功、热、保险丝熔断等问题（）有效值：适于处理功、热、保险丝熔断等问题（）有效值：适于处理功、

4、热、保险丝熔断等问题（）有效值：适于处理功、热、保险丝熔断等问题正弦符号正弦符号“sin”后面的量后面的量“t+”叫做交变叫做交变电流的电流的相位（相位（phase）,是是t=0时的相位，叫做交变时的相位，叫做交变电流的初相位。两支交流的相位之差叫做它们的电流的初相位。两支交流的相位之差叫做它们的相相位差位差。如果它们的频率相同，但初相位不同，即。如果它们的频率相同，但初相位不同，即那么相位差（那么相位差（t+2）-（t+1）=2-1 是是个常数，不随时间变化，这时我们说，这两支交流个常数，不随时间变化，这时我们说，这两支交流“具有确定的相位差具有确定的相位差”。一：相位一：相位二：正弦式交变

5、电流二：正弦式交变电流二：正弦式交变电流二：正弦式交变电流“四值四值四值四值”辨析辨析辨析辨析:名称名称物理含物理含义义重要关系重要关系适用情况适用情况瞬瞬时值时值交交变电变电流某一流某一时时刻刻的的值值e=Ee=Em msintsinti=Ii=Im msintsint分析交分析交变电变电流在某一流在某一时时刻的情况刻的情况平均平均值值交交变电变电流流图图象中象中图图线线与与时间轴时间轴所所夹夹面面积积与与时间时间的比的比值值计计算通算通过电过电路横截面的路横截面的电电量量最大最大值值最大的最大的瞬瞬时值时值E Em=nBS=nBS确定用确定用电电器的耐器的耐压值压值有效有效值值跟交跟交变电

6、变电流的流的热热效效应应等效的恒定等效的恒定电电流流值值(1)(1)计计算与算与电电流流热热效效应应相关的量相关的量(如功率、如功率、热热量量)(2)(2)交流交流电电表的表的测测量量值值(3)(3)电电气气设备标设备标注的注的额额定定电压电压、额额定定电电流流(4)(4)保保险丝险丝的熔断的熔断电电流流例 1：家用电子调光灯的调光功能是用电子线路将输入的正弦交流电压的波形截去一部分来实现的，由截去部分的多少来调节电压，从而实现灯光的可调，比过去用变压器调压方便且体积小.某电子调光灯经调整后电压波形如图 Z10-2 所示，求灯泡两端的电压的有效值.（半波交流电半波交流电）图 Z10-2：非正弦

7、交流电有效值的计算非正弦交流电有效值的计算非正弦交流电有效值的计算非正弦交流电有效值的计算 变式练习变式练习变式练习变式练习1.1.1.1.（单选）在如图（单选）在如图（单选）在如图（单选）在如图 Z10-3 Z10-3 Z10-3 Z10-3 所示的交流电图象分别所示的交流电图象分别所示的交流电图象分别所示的交流电图象分别由正弦半波和方波组成，已知该交流电的有效值是由正弦半波和方波组成，已知该交流电的有效值是由正弦半波和方波组成，已知该交流电的有效值是由正弦半波和方波组成，已知该交流电的有效值是 U U U U 3 V.3 V.3 V.3 V.则其最大值则其最大值则其最大值则其最大值 U U

8、 U Um m m m 为（）为（）为（）为（）图 Z10-3人教版高二物理选修3-2第五章 5.2描述交变电流的物理量2（16张PPT）人教版高二物理选修3-2第五章 5.2描述交变电流的物理量2（16张PPT）例例例例2 2 2 2：正弦交流电是由闭合线圈在匀强磁场中：正弦交流电是由闭合线圈在匀强磁场中：正弦交流电是由闭合线圈在匀强磁场中：正弦交流电是由闭合线圈在匀强磁场中匀速转动产生的匀速转动产生的匀速转动产生的匀速转动产生的.线圈中感应电动势随时间变化的线圈中感应电动势随时间变化的线圈中感应电动势随时间变化的线圈中感应电动势随时间变化的规律如图规律如图规律如图规律如图 Z10-5 Z1

9、0-5 Z10-5 Z10-5 所示，所示，所示，所示，则此感应电动势的有效值为则此感应电动势的有效值为则此感应电动势的有效值为则此感应电动势的有效值为_V._V._V._V.图 Z10-5220（正弦单向脉动电流有效值）（正弦单向脉动电流有效值）人教版高二物理选修3-2第五章 5.2描述交变电流的物理量2（16张PPT）人教版高二物理选修3-2第五章 5.2描述交变电流的物理量2（16张PPT）例例例例3 3 3 3：（单选）如图：（单选）如图：（单选）如图：（单选）如图 Z10-8 Z10-8 Z10-8 Z10-8 所示，表示一交流电的电流所示，表示一交流电的电流所示，表示一交流电的电流

10、所示，表示一交流电的电流随时间而变随时间而变随时间而变随时间而变化的图象，此交流电的有效值是化的图象，此交流电的有效值是化的图象，此交流电的有效值是化的图象，此交流电的有效值是()图 Z10-8D矩形波交流电矩形波交流电矩形波交流电矩形波交流电人教版高二物理选修3-2第五章 5.2描述交变电流的物理量2（16张PPT）人教版高二物理选修3-2第五章 5.2描述交变电流的物理量2（16张PPT）图 Z10-9变式变式变式变式.通过某电阻的周期性通过某电阻的周期性通过某电阻的周期性通过某电阻的周期性交变电流的图象如图交变电流的图象如图交变电流的图象如图交变电流的图象如图 Z10-9 Z10-9 Z

11、10-9 Z10-9 所示所示所示所示.求该交流电的有效值求该交流电的有效值求该交流电的有效值求该交流电的有效值 I I I I.人教版高二物理选修3-2第五章 5.2描述交变电流的物理量2（16张PPT）人教版高二物理选修3-2第五章 5.2描述交变电流的物理量2（16张PPT）例例例例4 4 4 4：求如图：求如图：求如图：求如图 Z10-11 Z10-11 Z10-11 Z10-11 所示的交变电流的有效值，其中每所示的交变电流的有效值，其中每所示的交变电流的有效值，其中每所示的交变电流的有效值，其中每个周期的后半周期的图象为半个周期的正弦曲线个周期的后半周期的图象为半个周期的正弦曲线个

12、周期的后半周期的图象为半个周期的正弦曲线个周期的后半周期的图象为半个周期的正弦曲线.图Z10-11 非对称性交流电有效值非对称性交流电有效值人教版高二物理选修3-2第五章 5.2描述交变电流的物理量2（16张PPT）人教版高二物理选修3-2第五章 5.2描述交变电流的物理量2（16张PPT）例：如图所示例：如图所示,交流发电机的矩形线圈交流发电机的矩形线圈abcdabcd中中,ab=,ab=cd=50cm,bc=ad=30cm,cd=50cm,bc=ad=30cm,匝数匝数n=100,n=100,线圈电阻线圈电阻r=0.2,r=0.2,外电阻外电阻R=4.8R=4.8。线圈在磁感应强度线圈在磁

13、感应强度B=0.05TB=0.05T的匀强磁场中的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴绕垂直于磁场的转轴OOOO匀速转动匀速转动,角速度角速度=100rad/s=100rad/s。2.2.四值的综合应用四值的综合应用(1)(1)求产生感应电动势的最大值。求产生感应电动势的最大值。(2)(2)若从图示位置开始计时若从图示位置开始计时,写出感应电流随时间变化的表达式。写出感应电流随时间变化的表达式。(3)(3)交流电压表和交流电流表的示数各为多少交流电压表和交流电流表的示数各为多少?(4)(4)从图示位置起从图示位置起,转过转过9090过程中过程中,平均电动势多大平均电动势多大?通过线框导线横截面电量多大

14、通过线框导线横截面电量多大?解答】(1)设ab=l1,bc=l2,则交流电动势的最大值为Em=nBl1l2=235.5V。(2)根据闭合电路欧姆定律,电流的最大值Im=47.1A,在图示位置时,电流有最大值,则电流的瞬时值表达式为i=Imcost,代入数值得i=47.1cos100tA。(3)电流的有效值为I=Im=33.3A,路端电压的有效值U=IR=160V,这样,电压表的示数为160 V,电流表的示数为33.3 A。(4)平均电动势 通过线框导线横截面电量课堂小结课堂小结2、峰值（最大值）：表示交流电流的强弱或电压的高低 1、周期和频率：3、有效值：（1）根据电流的热效应来规定。（2）正

15、弦交变电流的最大值是有效值的 倍。(3)注意：A、对于交流若没有特殊说明的均指有效值。D、求通过某导体横截面的电量一定要用交变电流的平均值。C、求交变电流的功、功率和电热时必须用交变电流的有效值。B、电容器的耐压值要高于交变电流的峰值。.电压电压电压电压 u u u u 随时间随时间随时间随时间 t t t t 的变化情况如图的变化情况如图的变化情况如图的变化情况如图 Z10-12 Z10-12 Z10-12 Z10-12 所示，求电压的所示，求电压的所示，求电压的所示，求电压的有效值？有效值？有效值？有效值？图 Z10-12课堂训练课堂训练.如图所示如图所示如图所示如图所示,矩形线圈矩形线圈

16、矩形线圈矩形线圈abcdabcdabcdabcd在磁感应强度在磁感应强度在磁感应强度在磁感应强度B=2TB=2TB=2TB=2T的匀强磁场中绕的匀强磁场中绕的匀强磁场中绕的匀强磁场中绕轴轴轴轴OOOOOOOO以角速度以角速度以角速度以角速度=10rad/s=10rad/s=10rad/s=10rad/s匀速转动匀速转动匀速转动匀速转动,线圈共线圈共线圈共线圈共10101010匝匝匝匝,电阻电阻电阻电阻r=5,ab=0.3m,bc=0.6m,r=5,ab=0.3m,bc=0.6m,r=5,ab=0.3m,bc=0.6m,r=5,ab=0.3m,bc=0.6m,负载电阻负载电阻负载电阻负载电阻R=

17、45R=45R=45R=45。(1)(1)(1)(1)求感应电动势的最大值。求感应电动势的最大值。求感应电动势的最大值。求感应电动势的最大值。(2)(2)(2)(2)求电阻求电阻求电阻求电阻R R R R在在在在0.05s0.05s0.05s0.05s内产生的热量。内产生的热量。内产生的热量。内产生的热量。(3)(3)(3)(3)求求求求0.05s0.05s0.05s0.05s内流过电阻内流过电阻内流过电阻内流过电阻R R R R上的电荷量上的电荷量上的电荷量上的电荷量(设线圈从垂直中性面开始设线圈从垂直中性面开始设线圈从垂直中性面开始设线圈从垂直中性面开始转动转动转动转动)。答案答案:(1)

18、113.04V:(1)113.04V(2)5.76J(2)5.76J(3)0.072C(3)0.072C人教版高二物理选修3-2第五章 5.2描述交变电流的物理量2（16张PPT）人教版高二物理选修3-2第五章 5.2描述交变电流的物理量2（16张PPT）.一只氖管的起辉电压与交流电一只氖管的起辉电压与交流电一只氖管的起辉电压与交流电一只氖管的起辉电压与交流电U U U U=50sin314=50sin314=50sin314=50sin314t t t t(V)(V)(V)(V)的有效值相等的有效值相等的有效值相等的有效值相等,求求求求1 1 1 1个周期内氖管个周期内氖管个周期内氖管个周期内氖管的发光时间的发光时间的发光时间的发光时间();1min();1min();1min();1min内的发光次数为内的发光次数为内的发光次数为内的发光次数为().().().().0.01s6000次次 人教版高二物理选修3-2第五章 5.2描述交变电流的物理量2（16张PPT）人教版高二物理选修3-2第五章 5.2描述交变电流的物理量2（16张PPT）