高中物理 2.3 表征交變電流的物理量課件 粵教版選修3-2.ppt

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目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,1.周期和頻率,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,2.峰值和有效值 (1)峰值 ①定義:交變電流的電壓、電流所能達(dá)到的最大值. ②意義:用來表示電流的大小或電壓的高低. ③應(yīng)用:電容器所能承受的電壓要高于交流電壓的峰值. (2)有效值 ①定義:如果交流與恒定電流分別通過同一電阻,在交流的一個周期內(nèi)所產(chǎn)生的熱量相等,則這個恒定電流相應(yīng)的電流值和電壓值,分別稱為相應(yīng)交變電流的電流和電壓的有效值. ②關(guān)系:對于正弦交變電流,有效值I、U與峰值Im、Um之間的關(guān)系:,,,,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,(1)電氣設(shè)備的銘牌上標(biāo)出的電壓值、電流值;(2)交流電壓表測量的數(shù)值;(3)電容器上的標(biāo)稱電壓值分別指的是有效值還是最大值? 答案：(1)有效值 (2)有效值 (3)最大值 3.相位和相位差 (1)定義:正弦交變電流u=Emsin(ωt+φ),其中“ωt+φ”叫做交變電流的相位.兩支交流的相位之差叫做它們的相位差. (2)正弦交變電流u1=Emsin(ωt+φ1)和u2=Emsin(ωt+φ2)的相位差是φ1-φ2.,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,判斷正誤: (1)交變電流在1 s內(nèi)電流方向變化的次數(shù)就是它的頻率. ( ) (2)交變電流的周期越大,交變電流的變化就越快. ( ) (3)正弦交變電流的峰值可以用來表示電流的強(qiáng)弱或電壓的高低. ( ) (4)交變電流的有效值就是一個周期內(nèi)的平均值. ( ) (5)交流電路中,電壓表、電流表的測量值都是有效值. ( ) 答案：(1) (2) (3)√ (4) (5)√,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,一,二,一、交變電流有效值的理解和計(jì)算 1.交變電流有效值的求解 (1)若是正弦式交變電流,可利用交變電流的有效值與峰值間的關(guān)系求解,即 (2)若不是正弦式交變電流,則必須根據(jù)電流的熱效應(yīng)來求解其有效值,且時間取交變電流的一個周期.具體做法:假設(shè)讓交變電流通過電阻R,計(jì)算交變電流在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q(可分段計(jì)算),其中熱量Q用相應(yīng)的物理量I或U來表示(如Q=I2Rt或Q= ),則I或U為交變電流的相應(yīng)有效值.,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,一,二,2.幾種常見電流的有效值,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,一,二,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,【例1】 如圖所示,圖甲和圖乙分別表示正弦脈沖波和方波的交變電流與時間的變化關(guān)系.若使這兩種電流分別通過兩個完全相同的電阻,則經(jīng)過1 min的時間,兩電阻消耗的電功之比W甲∶W乙為( ) (導(dǎo)學(xué)號51130033),一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,A.1∶ B.1∶2 C.1∶3 D.1∶6,點(diǎn)撥：計(jì)算有效值時應(yīng)取一個完整周期的時間,圖甲中交變電流的周期為610-2 s.,答案：C,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,圖為一交變電流隨時間變化的圖象,求此交變電流的有效值. (導(dǎo)學(xué)號51130034),一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,二、正弦式交變電流四值的比較,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,【例2】 如圖所示,線圈abcd的面積是0.05 m2,共100匝,線圈電阻為1 Ω,外接電阻R=9 Ω,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B= T.當(dāng)線圈以300 r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動時,求: (導(dǎo)學(xué)號51130035) (1)轉(zhuǎn)動中感應(yīng)電動勢的有效值. (2)電路中交流電壓表和電流表的示數(shù). (3)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過90的過程中通過電阻R的電荷量.,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,點(diǎn)撥：(1)交流電壓表、電流表的示數(shù)為有效值. (2)電荷量由q= Δt求出,所以需要求出規(guī)定時間內(nèi)交變電流的平均值.,答案：(1)35.4 V (2)31.86 V 3.54 A (3)0.16 C,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,(多選)如圖甲所示,在勻強(qiáng)磁場中,一矩形金屬線圈兩次分別以不同的轉(zhuǎn)速,繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生的交流電動勢圖象如圖乙中曲線a、b所示,則 ( ),A.兩次t=0時刻線圈平面均與中性面重合 B.曲線a、b對應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為2∶3 C.曲線a表示的交流電動勢頻率為25 Hz D.曲線b表示的交流電動勢有效值為10 V,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,答案：AC,知識鏈接,案例探究,技巧點(diǎn)撥,規(guī)律方法:計(jì)算電阻上產(chǎn)生熱量與通過電荷量的技巧 交變電流在通過電阻時既要產(chǎn)生熱量也要通過電荷量,但在計(jì)算熱量和電荷量時要分別利用電流的有效值和平均值,分析此類問題時要注意以下三點(diǎn): (1)明確熱量是與做功有關(guān)的物理量,所以求解電流產(chǎn)生的熱量要用電流的有效值來計(jì)算; (2)電荷量是電流對時間的積累,所以求解電荷量時要用電流的平均值來計(jì)算; (3)此類題目往往不會直接給出電流的有效值或平均值,而是會在計(jì)算中體現(xiàn)出來.,知識鏈接,案例探究,技巧點(diǎn)撥,小型發(fā)電機(jī)內(nèi)的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中以恒定的角速度ω繞垂直于磁場的固定軸轉(zhuǎn)動,線圈匝數(shù)n=100.穿過每匝線圈的磁通量Φ隨時間t按正弦規(guī)律變化,如圖所示.發(fā)電機(jī)內(nèi)阻r=5.0 Ω,外電路電阻R=95 Ω.求: (1)一個周期內(nèi)線圈發(fā)熱產(chǎn)生的熱量. (2)線圈從中性面起轉(zhuǎn)動半周的過程中,流過R的電荷量.,知識鏈接,案例探究,技巧點(diǎn)撥,知識鏈接,案例探究,技巧點(diǎn)撥,答案：(1)0.157 J (2)210-2 C,知識鏈接,案例探究,技巧點(diǎn)撥,通過本題的分析過程可以看出,求解熱量和電荷量思路不同. (1)求解熱量,按以下思路: 電動勢最大值→電流最大值→電流有效值→焦耳定律 (2)求解電荷量,按以下思路:,