《2019-2020学年高中物理 第二章 交变电流 第三节 表征交变电流的物理量课件 粤教版选修3-2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019-2020学年高中物理 第二章 交变电流 第三节 表征交变电流的物理量课件 粤教版选修3-2（63页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第三节 表征交变电流的物理量,第二章 交变电流,学科素养与目标要求,物理观念： 1.建立描述交变电流的物理量周期、频率、峰值、有效值、相位的概念. 2.熟记正弦式交变电流的有效值和峰值之间的关系. 科学思维： 1.根据电流热效应计算有效值，体会等效思维方法的运用. 2.通过特殊形式电流的有效值的计算培养综合分析能力.,NEIRONGSUOYIN,内容索引,自主预习,达标检测,课时对点练,预习新知 夯实基础,检测评价 达标过关,注重双基 强化落实,重点探究,启迪思维 探究重点,自主预习,1.周期：交变电流完成一次_变化的时间，用T表示. 2.频率：交变电流在1 s内完成周期性变化的次数，用 f
2、表示，单位是_， 符号是Hz. 3.二者关系：T_或 f_. 4.物理意义：描述交变电流周期性变化的_.,一、周期和频率,周期性,赫兹,快慢,二、峰值和有效值,1.峰值 (1)定义：交变电流的电流或电压在一个周期内所能达到的_. (2)应用：电容器所能承受的电压要_(选填“高于”或“低于”)交流电压的峰值. 2.有效值 (1)定义：让交变电流和恒定电流通过阻值大小相同的电阻，如果它们在_ _内产生的热量相等，这个恒定电流的电流、电压，叫做这个交变电流的有效值. (2)应用：电气设备铭牌上标注的额定电压、额定电流都是_.交流电压表和交流电流表测量的也是_.,最大值,高于,相同,时间,有效值,有效
3、值,3.两者关系 正弦式交变电流的电动势、电流和电压的有效值和峰值间有如下关系： E_ I_ U_.,0.707Em,0.707Im,0.707Um,1.判断下列说法的正误. (1)对于一个正弦式电流的峰值同周期、频率一样是不变的，但有效值是随时间不断变化的. ( ) (2)正弦式电流的正负两部分是对称的，所以有效值为零.( ),即学即用,(4)交流电路中，电压表、电流表的测量值都是有效值.( ),2.图1是一个正弦式交变电流的图象，由图可知，电流的峰值Im_A，有效值I_A，周期T_s，频率f_Hz，初相位_.,图1,1,4,0.25,0,重点探究,一、交变电流的周期和频率,导学探究,如图所
4、示的交变电流完成一次周期性变化需要多长时间？在1 s内完成多少次周期性变化？,答案 完成一次周期性变化需要0.02 s；在1 s内完成50次周期性变化.,知识深化,1.周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间.在交变电流的图象中，一个完整的正弦波形对应的时间为一个周期T. 2.频率：1 s内完成周期性变化的次数. 3.周期和频率的关系： ，如图2为我国照明电路的et图象，则交变电流的 周期T0.02 s，频率f50 Hz.,图2,例1 (多选)矩形金属线圈共10匝，绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的交流电动势e随时间t变化的情况如图3所示.下列说法中正确的是,图3,A.此
5、交变电流的频率为0.2 Hz B.1 s内电流方向变化10次 C.t0.1 s时，线圈平面与磁场方向平行 D.1 s内线圈转5圈,解析 由题图知T0.2 s，故 ，即1 s内完成5个周期，线圈转5圈，每转1圈电流方向改变2次，故A错误，B、D正确； 在t0.1 s时，e0，所以线圈平面与磁场方向垂直，故C错误.,二、交变电流的峰值和有效值,1.如图是通过一个R1 的电阻的电流i随时间t变化的图象.,导学探究,(1)试计算1 s内电阻R中产生的热量.,(2)如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过这个电阻R，也能在1 s内产生同样的热量，这个电流是多大？,2.某交流电压的瞬时值表达式 ，把标有“
6、6 V 2 W”的小 灯泡接在此电源上会不会被烧坏？把标有6 V的电容器接在此电源上会不会被击穿？,1.有效值的计算 (1)对于正弦式交变电流，可先根据EmnBS求出最大值，然后根据 求 出其有效值. (2)当电流是非正弦式交变电流时，必须根据有效值的定义求解.先计算交变电流在一个周期内产生的热量Q，再将热量Q用相应的物理量的有效值表示，即 QI2RT或 ，最后代入数据求解有效值.,知识深化,2.峰值和有效值的应用 (1)峰值：电容器所能承受的电压应高于交流电压的峰值，否则电容器可能被击穿. (2)有效值 电气设备铭牌上标注的额定电压、额定电流. 交流电压表和交流电流表的数值. 保险丝的熔断电
7、流.,例2 通过一阻值R100 的电阻的交变电流如图4所示，其周期为1 s.电阻两端电压的有效值为,图4,A.图甲、图乙均表示交变电流 B.图甲所示电压的瞬时值表达式为 u20sin 100t (V) C.图甲所示电压的有效值为10 V D.图乙所示电压的有效值为10 V,例3 (多选)图5甲、乙分别为两种电压的波形，其中图甲所示的电压按正弦规律变化，图乙所示的电压的波形是正弦函数的一部分.下列说法正确的是,图5,解析 根据交变电流的定义，题图甲、乙均表示交变电流，题图甲所示电压的瞬时值表达式为u20sin 100t (V)，选项A、B正确；,B.灯泡不能正常发光 C.电容器一定被击穿 D.
8、的示数保持220 V不变,例4 (2018中山市第一中学高二第一次段考)如图6甲所示，标有“220 V，40 W”的灯泡和标有“350 V，20 F”的电容器并联到交流电源上， 为交流电压表，交流电源的输出电压如图乙所示，闭合开关.下列判断正确的是,图6,解析 交流电压表示数为交流电压的有效值，大小为 ， 数值保持不变，A错误，D正确； 交流电源输出电压的有效值为220 V，故灯泡能正常发光，B错误； 交流电压的最大值约为311 V，没有超过电容器的击穿电压，故电容器不会被击穿，C错误.,学科素养 通过以上例题，进一步建立有效值的概念，掌握利用电流的热效应计算有效值的方法，区分峰值、有效值的适
9、用情况，锻炼了学生归纳思维的能力，较好地体现了“物理观念”和“科学思维”的学科素养.,达标检测,1.(对描述交变电流物理量的理解)如图7所示，实验室一台手摇交流发电机，内阻r1.0 ，外接R9.0 的电阻.闭合开关S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e10sin 10t (V)，则,A.该交变电流的频率为10 Hz B.该电动势的有效值为10 V C.电路中理想交流电流表 的示数为 A D.若将“10 V 100 F”的电容器并联在发电机两端，则电容器可能被击穿,1,2,3,4,图7,1,2,3,4,A.4 A B.3 A C.5 A,2.(有效值的计算)如图8所示是一交变电流随
10、时间变化的图象，则此交变电流的有效值为,1,2,3,4,图8,解析 设该交变电流的有效值为I，让该交变电流和直流分别通过同一电阻(阻值为R)，在一个周期(T0.2 s)内，该交变电流产生的热量： 在一个周期内直流通过该电阻产生的热量QI2RT， 由QQ，代入数据，解得I5 A，故选C.,3.(有效值的计算)(2018咸阳市高二下学期期末)如图9所示，甲图为正弦式交变电流，乙图正值部分按正弦规律变化，负值部分电流恒定，丙图为方波式交变电流，三个图中的I0和周期T相同.三种交变电流的有效值之比为,1,2,3,4,图9,对题图丙有效值为I3I0；,1,2,3,4,4.(有效值的应用)一台小型发电机产
11、生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图10甲所示.已知发电机线圈内阻为5 ，外接一只电阻为95 的灯泡，如图乙所示，则,1,2,3,4,图10,A.电压表 的示数为220 V B.电路中的电流方向每秒钟改变50次 C.灯泡实际消耗的功率为484 W D.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J,由题图甲知T0.02 s，一个周期内电流方向变化两次，可知1 s内电流方向变化100次，B错误；,1,2,3,4,课时对点练,一、选择题 考点一 对描述交变电流物理量的理解 1.下列选项中提到的交变电流，不是指有效值的是 A.交流电压表的读数 B.保险丝熔断电流 C.电容器击穿电压 D.220 V
12、交流电压,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,解析 电容器击穿电压指电容器两端允许加的电压的最大值.,15,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,2.(多选)(2018大龙潭中学高二下期末)有一交变电流如图1所示，则由此图象可知,13,14,图1,A.它的周期是0.8 s B.它的峰值是4 A C.它的有效值是 D.它的频率是0.8 Hz,它的峰值是4 A，故B正确；,15,A.交变电动势的频率为100 Hz B.线框转动的角速度为100 rad/s C.t0.01 s时线框平面与中性面重合 D.线框产生的交变电动势有效值为311 V,1,2,3,
13、4,5,6,7,8,9,10,11,12,3.(多选)(2017盐城市高二期末)在匀强磁场中，一只矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，产生的交变电动势的图象如图2所示.则,13,14,图2,15,t0.01 s时电动势为零，即磁通量变化率为零，此时磁通量最大，故线框平面与中性面重合，C正确；,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,A.两次t0时刻线圈平面均与中性面垂直 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,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,4.如
14、图3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，产生的交变电动势图象如图乙中曲线a、b所示，则,13,14,图3,15,解析 线圈位于中性面时，磁通量最大，电动势为零，A错误； 转速之比等于周期的反比，故该比值为32，B错误； 频率为周期的倒数，a的周期为0.04 s，频率为25 Hz，C正确；,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,考点二 非正弦式交变电流有效值的计算 5.阻值为R的电阻上通以如图4所示的交变电流，则此电流的有效值为,13,14,图4,15,A.2
15、20 V B.156 V C.110 V D.78 V,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,6.如图5甲所示，调光台灯是通过双向可控硅电子器件来实现无级调节灯的亮度的.现将某无级调光台灯接在220 V的正弦式交变电流上，经过可控硅调节后加在灯管两端的电压如图乙所示(图中曲线为正弦曲线的一部分)，则此时电压表的示数约为,13,14,图5,15,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,7.如图6所示是某种交变电流随时间变化的图线，i0部分的图线是一个正弦曲线的正半周，i0部分的图线是另一个正弦曲线的负半周，则这种交变电流的有效值为,13,14,图6,1
