人教版高二物理选修描述交变电流的物理量

5.2描述交变电流的物理量(2)学习目标

1.理解交变电流的相位的意义，会比较不同交变电流之间的相位关系，并会计算两支交流的相位差。2.深刻理解描述交变电流的物理量，并会分析，计算交变电流的四值。（专题：交流电四值的计算）知识回顾１：描述交变电流的变化快慢通常有哪些物理？

周期和频率：２：表示交流电大小的物理量有哪些？各在哪些情况下使用？（４）平均值：适于计算通过导体的电荷量（１）最大值(峰值)：适于处理电容器击穿、二极管耐压等问题（２）瞬时值：能得到最大值、ω、T、f等量（３）有效值：适于处理功、热、保险丝熔断等问题

正弦符号“sin”后面的量“t+”叫做交变

电流的相位（phase）,是t=0时的相位，叫做交变

电流的初相位。两支交流的相位之差叫做它们的相

位差。如果它们的频率相同，但初相位不同，即

那么相位差（t+2）-（t+1）=2-1

是

个常数，不随时间变化，这时我们说，这两支交流

“具有确定的相位差”。一：相位二：正弦式交变电流“四值”辨析:名称物理含义重要关系适用情况瞬时值交变电流某一时刻的值e=Emsinωti=Imsinωt分析交变电流在某一时刻的情况平均值交变电流图象中图线与时间轴所夹面积与时间的比值计算通过电路横截面的电量最大值最大的瞬时值Em=nBSω确定用电器的耐压值有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流值(1)计算与电流热效应相关的量(如功率、热量)(2)交流电表的测量值(3)电气设备标注的额定电压、额定电流(4)保险丝的熔断电流

例1：家用电子调光灯的调光功能是用电子线路将输入的正弦交流电压的波形截去一部分来实现的，由截去部分的多少来调节电压，从而实现灯光的可调，比过去用变压器调压方便且体积小.某电子调光灯经调整后电压波形如图Z10-2所示，求灯泡两端的电压的有效值.（半波交流电）图Z10-2１：非正弦交流电有效值的计算

变式练习1.（单选）在如图Z10-3所示的交流电图象分别由正弦半波和方波组成，已知该交流电的有效值是

U＝3V.则其最大值Um

为（）图Z10-3Ｄ人教版高二物理选修3-2第五章5.2描述交变电流的物理量2（16张PPT）人教版高二物理选修3-2第五章5.2描述交变电流的物理量2（16张PPT）例2：正弦交流电是由闭合线圈在匀强磁场中匀速转动产生的.线圈中感应电动势随时间变化的规律如图Z10-5所示，则此感应电动势的有效值为________V.图Z10-5220（正弦单向脉动电流有效值）人教版高二物理选修3-2第五章5.2描述交变电流的物理量2（16张PPT）人教版高二物理选修3-2第五章5.2描述交变电流的物理量2（16张PPT）例3：（单选）如图Z10-8所示，表示一交流电的电流随时间而变化的图象，此交流电的有效值是()图Z10-8D矩形波交流电人教版高二物理选修3-2第五章5.2描述交变电流的物理量2（16张PPT）人教版高二物理选修3-2第五章5.2描述交变电流的物理量2（16张PPT）图Z10-9变式２.通过某电阻的周期性交变电流的图象如图Z10-9所示.求该交流电的有效值I.人教版高二物理选修3-2第五章5.2描述交变电流的物理量2（16张PPT）人教版高二物理选修3-2第五章5.2描述交变电流的物理量2（16张PPT）例4：求如图Z10-11所示的交变电流的有效值，其中每个周期的后半周期的图象为半个周期的正弦曲线.图Z10-11

非对称性交流电有效值人教版高二物理选修3-2第五章5.2描述交变电流的物理量2（16张PPT）人教版高二物理选修3-2第五章5.2描述交变电流的物理量2（16张PPT）例５：如图所示,交流发电机的矩形线圈abcd中,ab=cd=50cm,bc=ad=30cm,匝数n=100,线圈电阻r=0.2Ω,外电阻R=4.8Ω。线圈在磁感应强度B=0.05T的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OO′匀速转动,角速度ω=100πrad/s。2.四值的综合应用(1)求产生感应电动势的最大值。(2)若从图示位置开始计时,写出感应电流随时间变化的表达式。(3)交流电压表和交流电流表的示数各为多少?(4)从图示位置起,转过90°过程中,平均电动势多大?通过线框导线横截面电量多大?解答】(1)设ab=l1,bc=l2,则交流电动势的最大值为Em=nBl1l2ω=235.5V。(2)根据闭合电路欧姆定律,电流的最大值Im=47.1A,在图示位置时,电流有最大值,则电流的瞬时值表达式为i=Imcosωt,代入数值得i=47.1cos100πtA。(3)电流的有效值为I=Im=33.3A,路端电压的有效值U=IR=160V,这样,电压表的示数为160V,电流表的示数为33.3A。(4)平均电动势通过线框导线横截面电量课堂小结2、峰值（最大值）：表示交流电流的强弱或电压的高低

1、周期和频率：3、有效值：（1）

根据电流的热效应来规定。（2）正弦交变电流的最大值是有效值的倍。(3)注意：A、对于交流若没有特殊说明的均指有效值。D、求通过某导体横截面的电量一定要用交变电流的平均值。C、求交变电流的功、功率和电热时必须用交变电流的有效值。

B、电容器的耐压值要高于交变电流的峰值。

１.电压u随时间t的变化情况如图Z10-12所示，求电压的有效值？图Z10-12课堂训练２.如图所示,矩形线圈abcd在磁感应强度B=2T的匀强磁场中绕轴OO′以角速度ω=10πrad/s匀速转动,线圈共10匝,电阻r=5Ω,ab=0.3m,bc=0.6m,负载电阻R=45Ω。(1)求感应电动势的最大值。(2)求电阻R在0.05s内产生的热量。(3)求0.05s内流过电阻R上的电荷量(设线圈从垂直中性面开始转动)。答案:(1)113.04V

(2)5.76J(3)0.072C人教版高二物理选修3-2第五章5.2描述交变电流的物理量2（16张PPT）人教版高二物理选修3-2第五章5.2描述交变电流的物理量2（16张PPT）

３.一只氖管的起辉电压与交流电U=50sin314t(V)的有效值相等,求1个周期内