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

目標導航,預習導引,目標導航,預習導引,1.周期和頻率,目標導航,預習導引,2.峰值和有效值 (1)峰值 定義:交變電流的電壓、電流所能達到的最大值. 意義:用來表示電流的大小或電壓的高低. 應用:電容器所能承受的電壓要高于交流電壓的峰值. (2)有效值 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的電流值和電壓值,分別稱為相應交變電流的電流和電壓的有效值. 關系:對于正弦交變電流,有效值I、U與峰值Im、Um之間的關系:,目標導航,預習導引,(1)電氣設備的銘牌上標出的電壓值、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(t+),其中“t+”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(t+1)和u2=Emsin(t+2)的相位差是1-2.,目標導航,預習導引,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,遷移應用,一,二,一、交變電流有效值的理解和計算 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:假設讓交變電流通過電阻R,計算交變電流在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q(可分段計算),其中熱量Q用相應的物理量I或U來表示(如Q=I2Rt或Q= ),則I或U為交變電流的相應有效值.,知識精要,典題例解,遷移應用,一,二,2.幾種常見電流的有效值,知識精要,典題例解,遷移應用,一,二,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,【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( ) (導學號51130033),一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,A.1 B.12 C.13 D.16,點撥：計算有效值時應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,遷移應用,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,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. (導學號51130034),一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,二、正弦式交變電流四值的比較,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,【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 ,外接電阻R=9 ,勻強磁場的磁感應強度為B= T.當線圈以300 r/min的轉速勻速轉動時,求: (導學號51130035) (1)轉動中感應電動勢的有效值. (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,遷移應用,點撥：(1)交流電壓表、電流表的示數(shù)為有效值. (2)電荷量由q= t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,遷移應用,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,(多選)如圖甲所示,在勻強磁場中,一矩形金屬線圈兩次分別以不同的轉速,繞與磁感線垂直的軸勻速轉動,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對應的線圈轉速之比為23 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,遷移應用,答案：AC,知識鏈接,案例探究,技巧點撥,規(guī)律方法:計算電阻上產(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: (1)明確熱量是與做功有關的物理量,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,而是會在計算中體現(xiàn)出來.,知識鏈接,案例探究,技巧點撥,小型發(fā)電機內(nèi)的矩形線圈在勻強磁場中以恒定的角速度繞垂直于磁場的固定軸轉動,線圈匝數(shù)n=100.穿過每匝線圈的磁通量隨時間t按正弦規(guī)律變化,如圖所示.發(fā)電機內(nèi)阻r=5.0 ,外電路電阻R=95 .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,技巧點撥,知識鏈接,案例探究,技巧點撥,答案：(1)0.157 J (2)210-2 C,知識鏈接,案例探究,技巧點撥,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:,