高中物理 第五章 交变电流 2 描述交变电流的物理量 新人教版选修3-2

1、自主学习基础知识,2 描述交变电流的物理量 学习目标1.知道描述交变电流的物理量有峰值、有效值、瞬时值、平均值、周期、频率理解这些物理量的意义(重点)2.会利用有效值的定义求交变电流的有效值(难点)3.会应用正弦式电流的峰值与有效值的关系进行有关计算(难点,合作探究重难疑点,解题技巧素养培优,1周期 交变电流完成_所需的时间，用T表示，单位是_ 2频率 交变电流在1 s内完成周期性变化的_，用f表示，单位是_，符号_ 3二者关系：T_或f_,一次周期性变化,秒,次数,赫兹,Hz,某交变电流的瞬时表达式为i10sin100t(A)，如何确定其交变电流的周期和频率,1打点计时器所接交流电频率f50

2、 Hz时，打点周期为T0.02 s( ) 2交变电流的周期越大，交变电流的变化就越快( ) 3我国电网中交流电的频率是100 Hz.(,1峰值 (1)定义：交变电流的电压、电流所能达到的 _ (2)应用：电容器所能承受的电压要高于交流电压的峰值,最大数值,2有效值 (1)定义：让交变电流和恒定电流分别通过_的电阻，在交流的一个周期内，它们产生的_相等，这个恒定电流的电流、电压，叫做这个交变电流的电流、电压的有效值 (2)应用 交流用电设备上所标的额定电压和额定电流 交流电压表测量的数值 无特别说明时提到的交变电流的数值,大小相同,热量,3关系：对于正弦式交变电流，有效值I、U与峰值 Im、Um

3、之间的关系：I_，U_,所有交变电流的峰值和有效值之间都满足倍的关系吗,1某段时间内的交流电平均值等于这段时间始末时刻瞬时值的算术平均值( ) 2我国民用交变电流，照明电压为220 V和动力电压380 V都是指有效值( ) 3交变电流的有效值即为一个周期内的平均值(,1相位与初相位：如图521所示，甲、乙两交流电的表达式分别为： 图521,u甲_； u乙_； 其中“t”叫做交变电流的相位，是t0时的相位，叫做交变电流的_ 2相位差：两支交流的_叫做它们的相位差,U m sint,U m sin(t,初相位,相位之差,如图522所画两个交流电，其中i1比i2超前还是滞后？它们相位差是多少？ 图5

4、22 【提示】i1比i2超前12，或者i2比i1滞后,1如果两个频率相同的交流电的相位差是或的奇数倍，则它们反相，即变化步调始终相反( ) 2初相位的大小没有什么实际意义(,预习完成后，请把你认为难以解决的问题记录在下面的表格中,学生分组探究一对有效值的理解与计算 第1步探究分层设问，破解疑难 1某用电器铭牌上标有“额定电压220 V”和“工作频率50 Hz”的字样，其中“220 V”有什么含义？ 【提示】220 V是指该用电器所使用的电源电压有效值为220 V,2试探究分析计算交变电流的有效值应注意哪几个方面的问题,第2步结论自我总结，素能培养 1有效值的理解 (1)交变电流的有效值是根据电

5、流的热效应定义的，与电流的方向无关 (2)“等效”理解：相同电阻、相同时间，产生相同热量交变电流与多大的直流电“效果”相同，有效值就是多大,3几种常见交变电流的有效值,第3步例证典例印证，思维深化 电阻R1、R2与交流电源按照图523(1)方式连接，R110 ， R220 .合上开关S后，通过电阻R2的正弦式交变电流i随时间t变化的情况如图523(2)所示则() 图(1)图(2) 图523,答案】B,计算有效值的注意事项 1方波式交变电流正负半周期最大值不相等时，分段计算电热 2应取一个周期或周期的整数倍计算电热,第4步巧练精选习题，落实强化 1. 524 (2013海南高考)通过一阻值R10

6、0 的电阻的交变电流如图524所示，其周期为1 s电阻两端电压的有效值为(,答案】B,2两个完全相同的电热器分别通过如图525甲和乙所示的电流最大值相等的方波式交变电流和正弦式交变电流，则这两个电热器功率Pa、Pb之比为() 图525 A11B21 C12 D41,答案】B,学生分组探究二交变电流的“四值”对比 第1步探究分层设问，破解疑难 1交变电流的有效值是不是其在某一段时间的平均值？ 【提示】不是有效值不同于平均值，有效值是根据电流的热效应定义的，而平均值是平均效果,2试分析一个击穿电压为250 V，电容为6107 F的电容器能否连接到“220 V50 Hz”的正弦式交变电源上,第2步结

7、论自我总结，素能培养,第3步例证典例印证，思维深化,1)转动中感应电动势的最大值和有效值； (2)写出从图中位置开始计时的交变电流的瞬时值表达式； (3)电路中交流电压表和电流表的示数； (4)线圈从图示位置转过90的过程中通过电阻R的电荷量 【思路点拨】(1)线圈在磁场中匀速转动产生的是正弦式电流 (2)电表的示数应为交流电的有效值 (3)求解电荷量应用交流电的平均值,答案】(1)50 V35.4 V(2)e50 sin 10t(V) (3)31.86 V3.54 A(4)0.16 C,计算电荷量只能用平均值；计算电功、电功率、电热等与热效应有关的量必须用有效值；电压表、电流表所测量到的也是

8、有效值,第4步巧练精选习题，落实强化 1(2014天津高考)(多选)如图527(1)所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图527(2)中曲线a、b所示，则() 图527,A两次t0时刻线圈平面均与中性面重合 B曲线a、b对应的线圈转速之比为23 C曲线a表示的交变电动势频率为25 Hz D曲线b表示的交变电动势有效值为10 V 【解析】由题图2知t0时两次转动产生的瞬时电动势都等于零，故A正确由图2知两次转动所产生的交变电动势的周期之比TaTb23，再由周期与转速的关系,答案】AC,2如图528所示，一交流发电机线圈共N50

9、匝，ab0.2 m，ab0.1 m，总电阻r10 ，在B0.5 T的匀强磁场中从磁通量最大位置开始以n100 r/s的转速匀速转动，外电路中接有R40 的电阻当线圈转过1/4周期时，求： (1)在外电阻R上产生的电热Q； (2)这段时间内通过外电阻R的电荷量,答案】(1)1.97 J(2)0.01 C,在水平方向的匀强磁场中，有一正方形闭合线圈绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动，已知线圈的匝数为n100匝，边长为20 cm，电阻为10 ，转动频率f50 Hz，磁场的磁感应强度为0.5 T求： (1)外力驱动线圈转动的功率； (2)线圈平面由中性面转至与中性面的夹角为30时，线圈产生的感应电动势及感应电流的大小； (3)线圈由中性面转至与中性面成30夹角的过程中，通过线圈横截面的电荷量,答案】(1)1.97104 W(2)31.4 A(3)0.027 C,先看名师指津 在法拉第电磁感应的概念中，电路中感应电动势的大小与穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，即EN/t(N为线圈匝数)，此电动势为平均感应电动势又根据欧姆定律，闭合电路中的电流与这段电路的感应电动势成正比，所以IE/RN/tR.此为平均电流，它是电流瞬时值在时间上的平均值只有当磁通量随时间做线性变化时，电流瞬时值恒定，并与电流平