《高中物理 第五章 交变电流 2 描述交变电流的物理量课件 新人教版选修3-2.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 第五章 交变电流 2 描述交变电流的物理量课件 新人教版选修3-2.ppt（52页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、自主学习自主学习基础知识基础知识2 描述交变电流的物理量描述交变电流的物理量学习目标学习目标1.知道描述交变电流的物理量有峰值、有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效值、瞬时值、平均值、周期、频率理解这些物理量的意义意义(重点重点)2.会利用有效值的定义求交变电流的有效值会利用有效值的定义求交变电流的有效值(难点难点)3.会应用正弦式电流的峰值与有效值的关系进行会应用正弦式电流的峰值与有效值的关系进行有关计算有关计算(难点难点)合作探究合作探究重难疑点重难疑点解题技巧解题技巧素养培优素养培优1周期周期交交变电流流完完成成_所所需需的的时间，用用T
2、表表示示，单位是位是_2频率频率交交变电流流在在1 s内内完完成成周周期期性性变化化的的_，用用f表表示示，单位是位是_，符号，符号_3二者关系：二者关系：T_或或f_一次周期性变化一次周期性变化秒秒次数次数赫兹赫兹Hz某某交交变电流流的的瞬瞬时表表达达式式为i10sin100t(A)，如如何何确确定其交定其交变电流的周期和流的周期和频率率1打打点点计时器器所所接接交交流流电频率率f50 Hz时，打打点点周周期期为T0.02 s( )2交交变电流流的的周周期期越越大大，交交变电流流的的变化化就就越越快快( )3我国我国电网中交流网中交流电的的频率是率是100 Hz.( )1峰值峰值(1)定定义
3、：交：交变电流的流的电压、电流所能达到的流所能达到的_(2)应用用：电容容器器所所能能承承受受的的电压要要高高于于交交流流电压的的峰峰值最大数值最大数值2有效值有效值 (1)定定义：让交交变电流流和和恒恒定定电流流分分别通通过_的的电阻阻，在在交交流流的的一一个个周周期期内内，它它们产生生的的_相相等等，这个个恒恒定定电流流的的电流流、电压，叫叫做做这个个交交变电流流的的电流流、电压的有效的有效值 (2)应用用交流用交流用电设备上所上所标的的额定定电压和和额定定电流流交流交流电压表表测量的数量的数值无特无特别说明明时提到的交提到的交变电流的数流的数值大小相同大小相同热量热量3关系：关系：对于正
4、弦式交于正弦式交变电流，有效流，有效值I、U与峰与峰值Im、Um之之间的关系：的关系：I_，U_所所有有交交变电流流的的峰峰值和和有有效效值之之间都都满足足倍倍的的关关系系吗？1某某段段时间内内的的交交流流电平平均均值等等于于这段段时间始始末末时刻刻瞬瞬时值的算的算术平均平均值( )2我我国国民民用用交交变电流流，照照明明电压为220 V和和动力力电压380 V都是指有效都是指有效值( )3交交变电流流的的有有效效值即即为一一个个周周期期内内的的平平均均值( )1相相位位与与初初相相位位：如如图521所所示示，甲甲、乙乙两两交交流流电的表达式分的表达式分别为：图图521u甲甲_；u乙乙_；其其
5、中中“t”叫叫做做交交变电流流的的相相位位，是是t0时的的相相位位，叫做交叫做交变电流的流的_2相相位位差差：两两支支交交流流的的_叫叫做做它它们的的相相位位差差U m sintU m sin(t)初相位初相位相位之差相位之差 如如图522所所画画两两个个交交流流电，其其中中i1比比i2超超前前还是是滞滞后后？它它们相位差是多少？相位差是多少？图图522【提示】【提示】i1比比i2超前超前12，或者，或者i2比比i1滞后滞后.1如如果果两两个个频率率相相同同的的交交流流电的的相相位位差差是是或或的的奇奇数倍，数倍，则它它们反相，即反相，即变化步化步调始始终相反相反( )2初相位的大小没有什么初
6、相位的大小没有什么实际意意义( )预习完完成成后后，请把把你你认为难以以解解决决的的问题记录在在下下面面的表格中的表格中问题1问题2问题3问题4学生分学生分组探究一探究一对有效值的理解与计算对有效值的理解与计算第第1步探究步探究分层设问，破解疑难分层设问，破解疑难1某某用用电器器铭牌牌上上标有有“额定定电压220 V”和和“工工作作频率率50 Hz”的字的字样，其中，其中“220 V”有什么含有什么含义？【提提示示】220 V是是指指该该用用电电器器所所使使用用的的电电源源电电压压有有效效值为值为220 V.2试探探究究分分析析计算算交交变电流流的的有有效效值应注注意意哪哪几几个个方方面的面的
7、问题？第第2步步结论自我总结，素能培养自我总结，素能培养1有效值的理解有效值的理解 (1)交交变电流流的的有有效效值是是根根据据电流流的的热效效应定定义的的，与与电流的方向无关流的方向无关 (2)“等等效效”理理解解：相相同同电阻阻、相相同同时间，产生生相相同同热量量交交变电流流与与多多大大的的直直流流电“效效果果”相相同同，有有效效值就就是是多多大大3几种常见交变电流的有效值几种常见交变电流的有效值交变电流名称交变电流名称交变电流图象交变电流图象有效值有效值正弦式交正弦式交变电流流U Um正弦半波交正弦半波交变电流流U Um正弦正弦单向脉冲向脉冲电流流U矩形脉冲矩形脉冲电流流U Um非非对称
8、性交称性交变电流流U 第第3步例步例证典例印证，思维深化典例印证，思维深化电阻阻R1、R2与与交交流流电源源按按照照图523(1)方方式式连接接，R110 ， R220 .合合上上开开关关S后后，通通过电阻阻R2的的正正弦弦式式交交变电流流i随随时间t变化的情况如化的情况如图523(2)所示所示则()图(1)图(2)图图523【答案】【答案】B计算有效值的注意事项计算有效值的注意事项1方方波波式式交交变变电电流流正正负负半半周周期期最最大大值值不不相相等等时时，分分段段计算电热计算电热2应取一个周期或周期的整数倍计算电热应取一个周期或周期的整数倍计算电热第第4步巧步巧练精选习题，落实强化精选习
9、题，落实强化1.524(2013海海南南高高考考)通通过一一阻阻值R100 的的电阻阻的的交交变电流流如如图524所所示示，其其周周期期为1 s电阻阻两两端端电压的的有有效效值为()【答案】【答案】B2两两个个完完全全相相同同的的电热器器分分别通通过如如图525甲甲和和乙乙所所示示的的电流流最最大大值相相等等的的方方波波式式交交变电流流和和正正弦弦式式交交变电流，流，则这两个两个电热器功率器功率Pa、Pb之比之比为()图图525A1 1B2 1C1 2 D4 1【答案】【答案】B学生分学生分组探究二探究二交变电流的交变电流的“四值四值”对比对比第第1步探究步探究分层设问，破解疑难分层设问，破解
10、疑难1交交变电流流的的有有效效值是是不不是是其其在在某某一一段段时间的的平平均均值？【提提示示】不不是是有有效效值值不不同同于于平平均均值值，有有效效值值是是根根据电流的热效应定义的，而平均值是平均效果据电流的热效应定义的，而平均值是平均效果2试分分析析一一个个击穿穿电压为250 V，电容容为6107 F的的电容器能否容器能否连接到接到“220 V50 Hz”的正弦式交的正弦式交变电源上？源上？第第2步步结论自我总结，素能培养自我总结，素能培养物理含物理含义 重要关系重要关系适用情况适用情况瞬瞬时值交交变电流某一流某一时刻的刻的值eEmsintiImsint计算算线圈某一圈某一时刻的受力情刻的
11、受力情况况最大最大值最大的瞬最大的瞬时值EmNBSIm确定用确定用电器的器的耐耐压值有效有效值跟交跟交变电流流的的热效效应等等效的恒定效的恒定电流流值EUI(1)计算与算与电流流热效效应相相关的量关的量(如功率、如功率、热量量)(2)交流交流电表的表的测量量值(3)电气气设备标注的注的额定定电压、额定定电流流(4)保保险丝的熔断的熔断电流流平均平均值交交变电流流图象中象中图线与与时间轴所所夹面面积与与时间的比的比值EnI计算通算通过电路截面的路截面的电荷量荷量第第3步例步例证典例印证，思维深化典例印证，思维深化(1)转动中感中感应电动势的最大的最大值和有效和有效值；(2)写出从写出从图中位置开
12、始中位置开始计时的交的交变电流的瞬流的瞬时值表达式；表达式；(3)电路中交流路中交流电压表和表和电流表的示数；流表的示数；(4)线圈从圈从图示位置示位置转过90的的过程中通程中通过电阻阻R的的电荷量荷量【思思路路点点拨拨】(1)线线圈圈在在磁磁场场中中匀匀速速转转动动产产生生的的是是正正弦弦式式电流电流(2)电表的示数应为交流电的有效值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求解电荷量应用交流电的平均值【答案】【答案】(1)50 V35.4 V(2)e50 sin 10t(V)(3)31.86 V3.54 A(4)0.16 C计计算算电电荷荷量量只只能能用用平平均均值值；
13、计计算算电电功功、电电功功率率、电电热热等等与与热热效效应应有有关关的的量量必必须须用用有有效效值值；电电压压表表、电电流流表表所所测测量到的也是有效值量到的也是有效值第第4步巧步巧练精选习题，落实强化精选习题，落实强化1(2014天天津津高高考考)(多多选)如如图527(1)所所示示，在在匀匀强强磁磁场中中，一一矩矩形形金金属属线圈圈两两次次分分别以以不不同同的的转速速，绕与与磁磁感感线垂垂直直的的轴匀匀速速转动，产生生的的交交变电动势图象象如如图527(2)中曲中曲线a、b所示，所示，则()图图527A两次两次t0时刻刻线圈平面均与中性面重合圈平面均与中性面重合B曲曲线a、b对应的的线圈圈
14、转速之比速之比为2 3C曲曲线a表示的交表示的交变电动势频率率为25 HzD曲曲线b表示的交表示的交变电动势有效有效值为10 V【解解析析】由由题题图图2知知t0时时两两次次转转动动产产生生的的瞬瞬时时电电动动势势都都等等于于零零，故故A正正确确由由图图2知知两两次次转转动动所所产产生生的的交交变变电电动势的周期之比动势的周期之比TaTb2 3，再由周期与转速的关系，再由周期与转速的关系【答案】【答案】AC2如如图528所所示示，一一交交流流发电机机线圈圈共共N50匝匝，ab0.2 m，ab0.1 m，总电阻阻r10 ，在在B0.5 T的的匀匀强强磁磁场中中从从磁磁通通量量最最大大位位置置开开
15、始始以以n100 r/s的的转速速匀匀速速转动，外外电路中接有路中接有R40 的的电阻当阻当线圈圈转过1/4周期周期时，求：，求：(1)在外在外电阻阻R上上产生的生的电热Q；(2)这段段时间内通内通过外外电阻阻R的的电荷量荷量【答案】【答案】(1)1.97 J(2)0.01 C在在水水平平方方向向的的匀匀强强磁磁场中中，有有一一正正方方形形闭合合线圈圈绕垂垂直直于于磁磁感感线方方向向的的轴匀匀速速转动，已已知知线圈圈的的匝匝数数为n100匝匝，边长为20 cm，电阻阻为10 ，转动频率率f50 Hz，磁磁场的磁感的磁感应强强度度为0.5 T求：求： (1)外力外力驱动线圈圈转动的功率；的功率；
16、 (2)线圈圈平平面面由由中中性性面面转至至与与中中性性面面的的夹角角为30时，线圈圈产生的感生的感应电动势及感及感应电流的大小；流的大小； (3)线圈圈由由中中性性面面转至至与与中中性性面面成成30夹角角的的过程程中中，通通过线圈横截面的圈横截面的电荷量荷量【答案】【答案】(1)1.97104 W(2)31.4 A(3)0.027 C 先看名师指津先看名师指津在在法法拉拉第第电磁磁感感应的的概概念念中中，电路路中中感感应电动势的的大大小小与与穿穿过这一一电路路的的磁磁通通量量的的变化化率率成成正正比比，即即EN/t(N为线圈圈匝匝数数)，此此电动势为平平均均感感应电动势又又根根据据欧欧姆姆定
17、定律律，闭合合电路路中中的的电流流与与这段段电路路的的感感应电动势成成正正比比，所所以以IE/RN/tR.此此为平平均均电流流，它它是是电流流瞬瞬时值在在时间上上的的平平均均值只只有有当当磁磁通通量量随随时间做做线性性变化化时，电流瞬流瞬时值恒定，并与恒定，并与电流平均流平均值、有效、有效值相等相等 再再演演练练应应用用如如图529所所示示，匀匀强强磁磁场B T，所所用矩形用矩形线圈的匝数圈的匝数N529100，面面积是是0.05 m2，电阻阻R10 ，以以300 r/min的的转速速绕OO轴匀速匀速转动求：求：(1)线圈中感圈中感应电动势的最大的最大值；(2)线圈圈由由图示示位位置置转过90的的过程程中中通通过线圈圈的的平平均均电流流【答案】【答案】(1)50 V(2)3.18 A
