物理 第二章 交变电流 2 描述交流电的物理量 教科版选修32.ppt

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1、2描述交流电的物理量第二章交变电流1.掌握交变电流的周期、频率、线圈转动角速度三者间的关系.2.理解交变电流有效值的含义，会进行有效值的相关计算.3.知道正弦式交变电流有效值与峰值的关系及在生活中的应用.目标定位二、峰值和有效值三、交变电流的“四值”栏目索引一、周期和频率对点检测 自查自纠一、周期和频率n知识梳理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.T、f、三者之间的关系4.(1)我国工农业生产和生活所用的交变电流，周期是0.02 s，频率是 Hz，电流方向每秒改变 次.(2)打点计时器接交变

2、电流，f50 Hz，T0.02 s，所以每隔 s打一次点.答案一次周期性变化周期性变化501 sfHz1000.02 2fn典例精析例例1如图1所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦式交变电流的图像，当调整线圈转速后，所产生的正弦式交变电流的图像如图线b所示，以下关于这两个正弦式交变电流的说法正确的是()A.线圈先后两次周期之比为23B.线圈先后两次转速之比为23C.交变电流a的瞬时值为u10sin(5t)V返回解析答案总结提升图1二、峰值和有效值n知识梳理1.峰值：交变电流的电压、电流所能达到的 数值.(1)表达式：EmnBS.(2)应用：电容器所能承受的电压应 (选填“高于”

3、或“低于”)交流电压的峰值，否则电容器就可能被击穿.2.有效值：让交流和恒定电流分别通过 的电阻，如果在 的时间内，它们产生的热量 ，而这个恒定电流是I、电压是U，我们就把I、U叫做这个交流的有效值.(1)正弦式交变电流有效值和最大值的关系：高于大小相同相同最大答案相等(2)应用：电气设备铭牌上标注的额定电压、额定电流都是 .交流电压表和交流电流表测量的也是 .(3)计算：对于正弦式交变电流，可先根据EmnBS求出最大值，然后根据E 求出其有效值.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QI2RT或Q T

4、，最后代入数据求解有效值.答案有效值有效值【深度思考】(1)交变电流的有效值是根据什么定义的？定义中包含三个“相同”具体指的是什么？答答案案交变电流的有效值是根据电流的热效应来定义的；定义中应特别注意三个“相同”，即相同电阻、相同时间、相同热量.答案(2)交变电流的有效值是否等于其在一段时间内的平均值？答案答案不是，有效值是根据电流的热效应定义的，不同于平均值.例如，线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转动一周时，其平均值为零，但有效值不为零.n典例精析例例2通过一阻值R100 的电阻的交变电流如图2所示，其周期为1 s.电阻两端电压的有效值为()解析答案B图2总结提升解析解析根据电流的热效应先计

5、算电流的有效值.返回解析答案针针对对训训练练如图3所示的交变电流由正弦式交变电流的一半和反向脉冲电流组合而成，则这种交变电流的有效值为()图3C总结提升三、交变电流的“四值”n知识梳理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EmnBS Im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计算通过电路横截面的电荷量n典例精析例例3如图4所示是某

6、种正弦式交流电压的波形图，由图可确定该电压()A.周期是0.01 sB.最大值是311 VC.有效值约是220 VD.瞬时值表达式为u220sin(100t)V解析解析由交流电压的图像知，周期是0.02 s，A项错；最大值是311 V，B项正确；有效值约是220 V，C项正确；瞬时值表达式为u311sin(100t)V，D项错误.解析答案BC图4例例4如图5所示，矩形线圈abcd在磁感应强度B2 T的匀强磁场中绕轴OO以角速度10 rad/s匀速转动，线圈共10匝，电阻r5，ab0.3 m，bc0.6 m，负载电阻R45.(1)写出从图示位置开始计时的线圈中感应电动势的瞬时值表达式.解析解析电

7、动势的最大值为EmaxnBS1020.30.610 V113.04 V图5答案答案e113.04cos(10t)V解析答案由于从线圈平面经过与磁感线平行的位置开始计时，交变电流为最大值，故瞬时值表达式eEmaxcos t113.04cos(10t)V.(2)求电阻R在0.05 s内产生的热量.(保留两位有效数字)(3)求0.05 s内流过电阻R上的电荷量(设线圈从垂直中性面开始转动).答案答案0.072 C答案答案5.76 J解析答案所以0.05 s内R上产生的热量QI2Rt5.76 J.总结提升返回 对点检测 自查自纠1234解析答案1(描述交变电流的物理量)(多选)下列说法正确的是()A使

8、用交流电的电器设备所标示的额定电压、额定电流的数值均为最 大值B用交流电流表和电压表测得的数值是有效值C照明电路电压为220 V指的是有效值D所有交变电流的有效值和最大值之间存在于E ，U 和 I 的关系2.(交变电流有效值的计算)如图6所示是一交变电流随时间变化的图像，求此交变电流的有效值.1234解析答案图6解解析析设该交变电流的有效值为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QI2RT由QQ，代入数据，解得I5 A.答案答案5 A12343.(交变电流有效值的应用)一个小型电热器若接在输出电压为10 V的直流电源上，消耗电功率为P；若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为 .如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为()解析答案C12344.(最大值、有效值和平均值的区别及应用)如图7所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R.线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度匀速转动，线框中感应电流的有效值I_.线框从中性面开始转过 的过程中，通过导线横截面的电荷量q_.图7解析答案返回本课结束