高中物理 5.2描述交變電流的物理量課件 新人教版選修3-2.ppt

第二節(jié) 描述交變電流的物理量,第五章 交變電流,一、知識(shí)回顧,(一)、交變電流：,大小和方向都隨時(shí)間作周期性變化的電流叫做交變電流，簡(jiǎn)稱交流。,其中按正弦規(guī)律變化的交流叫正弦交流電。,（二）、正弦交流的產(chǎn)生及變化規(guī)律,1、產(chǎn)生：當(dāng)線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈中產(chǎn)生的交流是隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的。即正弦交流。,2、中性面：勻速旋轉(zhuǎn)的線圈，位于跟磁感線垂直的平面叫做中性面。這一位置穿過線圈的磁通量最大，但切割邊都未切割磁感線，或者說這時(shí)線圈的磁通量變化率為零，線圈中無感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。,3、規(guī)律：,從中性面開始計(jì)時(shí)，則e=NBSsint 。,用Em表示峰值NBS則e=Em sint,電壓u=Um sint,(1)函數(shù)表達(dá)式：,(2)在純電阻電路中,1、表征交流電變化快慢的物理量,U/V,T,周期T：交變電流完成一次周期變化所用的時(shí)間,頻率f：1秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù),T = 1/f = 2/T = 2f,二、新課教學(xué)：,周期和頻率,交流電也用周期和頻率來表示變化的快慢,T和f的物理意義：表征交流電變化的快慢，T越小，f越大，交流電變化越快。,我國生產(chǎn)和生活用交流電的周期T_s，頻率f_Hz，角速度_rad/s，在1內(nèi)電流的方向變化_次。,0.02,50,314,100,2、表征交變電流大小的物理量,瞬時(shí)值：,對(duì)應(yīng)某一時(shí)刻的交流的值 ，用小寫字母表示，e , i , u,峰值：,即最大的瞬時(shí)值 ，用大寫字母表示，Um m Em,Em= NsB m=Em/ R,注意：線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值為,Em=NBS，即僅由匝數(shù)N，線圈面積S，磁感強(qiáng)度B和角速度四個(gè)量決定。與軸的具體位置，線圈的形狀及線圈是否閉合都是無關(guān)的。,表征交流電大小的物理量,瞬時(shí)值：交變電流某一時(shí)刻的值,最大值：交變電流的最大瞬時(shí)值,有效值：,、意義：描述交流電做功或熱效應(yīng)的物理量,、定義：跟交流熱效應(yīng)相等的恒定電流的值叫做交流的有效值。,、正弦交流的有效值與峰值之間的關(guān)系是,注意：非正弦（或余弦）交流的有效值和峰值之間無此關(guān)系，,但可按有效值的定義進(jìn)行推導(dǎo) 。,說明1、 交流用電器的額定電壓和額定電流指的是有效值；交流電流表和交流電壓表的讀數(shù)是有效值。保險(xiǎn)絲的熔斷值為有效值，電容器的擊穿電壓為峰值。對(duì)于交流電若沒有特殊說明的均指有效值。,說明2、 在求交流電的功、功率或電熱時(shí)必須用交流電的有效值。 求電量用平均值。,說明3、 交流電壓表和電流表通過交流電時(shí)，實(shí)際上已經(jīng)由電表內(nèi)部元件把交流電變成了等效的直流，所以讀出的就是交流的有效值，并且電表的指針不會(huì)忽左忽右地?cái)[動(dòng)。,平均值：,求通過某導(dǎo)體截面的電量一定要用平均值。,【例1】某交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間的關(guān)系，如圖所示，如果其它條件不變，僅使線圈的轉(zhuǎn)速加倍，則交流電動(dòng)勢(shì)的最大值和周期分別變?yōu)椋?）,A400V，0.02s B200V, 0.02s C400V, 0.08s D200V, 0.08s,解析：從圖中看出，該交流電的最大值和周期分別是：Em100V，T0.04s，而最大值EmNBS，周期T2；當(dāng)線圈轉(zhuǎn)速加倍時(shí)，2，故Em2Em200V，TT20.02s.故選B。,【例2】如圖表示一交流的電流隨時(shí)間變化的圖像，此交變電流的有效值是多大？,解析：交流的有效值等于熱效應(yīng)與此交流等效的直流電的值，為分析方便，可選交流電的一個(gè)周期進(jìn)行研究。設(shè)此交變電流的有效值為I，根據(jù)交流有效值的定義，有：,所以：,【例3】圖中兩交變電流通過相同的電阻R。求：（1）分別寫出它們的有效值、周期和頻率。（2）計(jì)算它們?cè)赗上產(chǎn)生的功率之比。,解析：,（1）圖甲為正弦交流電，其有效值I1Im 3.55A，周期T10.4s，頻率f12.5Hz；圖乙為方波交流電，電流的大小不變、方向作周期變化，由于熱效應(yīng)與電流方向無關(guān)，因而它的有效值為5A，周期T20.4s，頻率f22.5Hz。,（2）由公式PI2R得： P甲:P乙I12R:I22R（I1I2）21:2,【例4】如圖所示，矩形線圈的匝數(shù)為n，線圈面積為S，線圈內(nèi)阻為r，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，外電路電阻為R。在線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中，求：,(1)通過電阻R的電量q；,解析：,在此過程中，穿過線圈磁通量變化,所用時(shí)間,產(chǎn)生的平均電動(dòng)勢(shì)為,平均電流為,通過R的電量,（2）電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q,在此過程中電阻R上的焦耳熱為一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生焦耳熱的14，,