高中物理 2.3 表征交变电流的物理量 粤教版选修3-2

1、目标导航,预习导引,目标导航,预习导引,1.周期和频率,目标导航,预习导引,2.峰值和有效值 (1)峰值 定义:交变电流的电压、电流所能达到的最大值. 意义:用来表示电流的大小或电压的高低. 应用:电容器所能承受的电压要高于交流电压的峰值. (2)有效值 定义:如果交流与恒定电流分别通过同一电阻,在交流的一个周期内所产生的热量相等,则这个恒定电流相应的电流值和电压值,分别称为相应交变电流的电流和电压的有效值. 关系:对于正弦交变电流,有效值I、U与峰值Im、Um之间的关系,目标导航,预习导引,1)电气设备的铭牌上标出的电压值、电流值;(2)交流电压表测量的数值;(3)电容器上的标称电压值分别指

2、的是有效值还是最大值? 答案：(1)有效值(2)有效值(3)最大值 3.相位和相位差 (1)定义:正弦交变电流u=Emsin(t+),其中“t+”叫做交变电流的相位.两支交流的相位之差叫做它们的相位差. (2)正弦交变电流u1=Emsin(t+1)和u2=Emsin(t+2)的相位差是1-2,目标导航,预习导引,判断正误: (1)交变电流在1 s内电流方向变化的次数就是它的频率. () (2)交变电流的周期越大,交变电流的变化就越快. () (3)正弦交变电流的峰值可以用来表示电流的强弱或电压的高低. () (4)交变电流的有效值就是一个周期内的平均值. () (5)交流电路中,电压表、电流表

3、的测量值都是有效值. () 答案：(1)(2)(3)(4)(5,知识精要,典题例解,迁移应用,一,二,一、交变电流有效值的理解和计算 1.交变电流有效值的求解 (1)若是正弦式交变电流,可利用交变电流的有效值与峰值间的关系求解,即 (2)若不是正弦式交变电流,则必须根据电流的热效应来求解其有效值,且时间取交变电流的一个周期.具体做法:假设让交变电流通过电阻R,计算交变电流在一个周期内产生的热量Q(可分段计算),其中热量Q用相应的物理量I或U来表示(如Q=I2Rt或Q= ),则I或U为交变电流的相应有效值,知识精要,典题例解,迁移应用,一,二,2.几种常见电流的有效值,知识精要,典题例解,迁移应

4、用,一,二,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,例1】 如图所示,图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系.若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻,则经过1 min的时间,两电阻消耗的电功之比W甲W乙为() (导学号51130033,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,A.1B.12 C.13D.16,点拨：计算有效值时应取一个完整周期的时间,图甲中交变电流的周期为610-2 s,答案：C,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,图为一交变电流随时间变化的图象,求此交变电流的有效值. (导学号51130034,一,二,知识精要,典题

5、例解,迁移应用,二、正弦式交变电流四值的比较,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,例2】 如图所示,线圈abcd的面积是0.05 m2,共100匝,线圈电阻为1 ,外接电阻R=9 ,匀强磁场的磁感应强度为B= T.当线圈以300 r/min的转速匀速转动时,求: (导学号51130035) (1)转动中感应电动势的有效值. (2)电路中交流电压表和电流表的示数. (3)线圈从图示位置转过90的过程中通过电阻R的电荷量,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,点拨：(1)交流电压表、电流表的示数为有效值. (2)电荷量由q= t求出,所以需要求出规定时间内交

6、变电流的平均值,答案：(1)35.4 V (2)31.86 V3.54 A (3)0.16 C,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,多选)如图甲所示,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,产生的交流电动势图象如图乙中曲线a、b所示,则 (,A.两次t=0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表示的交流电动势频率为25 Hz D.曲线b表示的交流电动势有效值为10 V,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,答案：AC,知识链接,案例探究,技巧点拨,规律方法:计算电阻上产生热量与

7、通过电荷量的技巧 交变电流在通过电阻时既要产生热量也要通过电荷量,但在计算热量和电荷量时要分别利用电流的有效值和平均值,分析此类问题时要注意以下三点: (1)明确热量是与做功有关的物理量,所以求解电流产生的热量要用电流的有效值来计算; (2)电荷量是电流对时间的积累,所以求解电荷量时要用电流的平均值来计算; (3)此类题目往往不会直接给出电流的有效值或平均值,而是会在计算中体现出来,知识链接,案例探究,技巧点拨,小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度绕垂直于磁场的固定轴转动,线圈匝数n=100.穿过每匝线圈的磁通量随时间t按正弦规律变化,如图所示.发电机内阻r=5.0 ,外电路电阻R=95 .求: (1)一个周期内线圈发热产生的热量. (2)线圈从中性面起转动半周的过程中,流过R的电荷量,知识链接,案例探究,技巧点拨,知识链接,案例探究,技巧点拨,答案