5.2 描述交流电的物理量.ppt

5.2描述交变电流的物理量,教学目标1知识目标：（1）理解交变电流的周期、频率含义，掌握它们相互间关系，知道我国生产和生活用电的周期（频率）的大小（2）理解交变电流的最大值和有效值的意义，知道它们之间的关系，会应用正弦式交变电流有效值公式进行有关计算（3）能利用有效值定义计算某些交变电流的有效值2能力目标：（1）培养学生阅读、理解及自学能力（2）使学生理解如何建立新的物理概念而培养学生处理解决新问题能力（3）培养学生应用数学工具处理解决物理问题的能力3情感、态度和价值观目标：（1）由用电器铭牌，可介绍我国近几年的经济腾飞，激发学生爱国精神和为建设祖国发奋学习的精神（2）让学生体会对称美教学重点难点重点：交流电的有效值、最大值、频率、周期的理解难点：1、交变电流有效值概念既是重点又是难点，通过计算特殊形式的交变电流的有效值来体会和掌握它的定义。2、交变电流瞬时值确定使学生感到困难，通过例题分析使学生学会借助数学工具处理解决物理问题的能力。,复习回顾,(一)交变电流：,大小和方向随时间作周期性变化的电流;简称交流。,其中按正弦规律变化的交流电叫正弦交流电。,（二）正弦交流电的产生及变化规律,当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生的交流是随时间按正弦规律变化的。即正弦交流。,跟磁感线垂直的平面叫做中性面。这一位置穿过线圈的磁通量最大，但线圈的磁通量变化率为零，线圈中无感应电动势。,1、产生：,2、中性面：,3、规律：,函数表达式：从中性面开始计时,在纯电阻电路中:电流:,电压:,电动势:,注意：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动时，所产生感应电动势的峰值为Em=NBS，即仅由匝数N，线圈面积S，磁感强度B和角速度四个量决定。与轴的具体位置，线圈的形状及线圈是否闭合都是无关的。,一、描述交流电的物理量：,1、最大值（峰值）：EmUmm,、瞬时值：uie,、周期T和频率f：,（1）周期：,交变电流完成一次周期性变化所需的时间。,（3）角频率：线圈在匀强磁场中转动的角速度。,（2）频率：一秒内完成周期性变化的次数。,T和f的物理意义：表征交流电变化的快慢。T越小，f越大，交流电变化越快。,（4）关系：,我国生产和生活用交流电的周期T_s，频率f=_Hz，角速度_rad/s，在1s内电流的方向变化_次。,0.02,50,100,一个周期内电流方向改变两次。,例1.某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系，如图所示，如果其它条件不变，仅使线圈的转速加倍，则交流电动势的最大值和周期分别变为（）,A400V，0.02sB200V,0.02sC400V,0.08sD200V,0.08s,B,解析：从图中看出，该交流电的最大值和周期分别是：Em100V，T0.04s，而最大值EmNBS，周期T2；当线圈转速加倍时，2，故Em2Em200V，TT20.02s.故选B。,练习1：如图所示为某正弦交流电流的图像，求其峰值、周期和角速度，并写出该电流的瞬时值表达式。,Im20A,100rad/s.,电流的瞬时表达式为i20sin100t(A),T0.02s,、有效值：EUI,（1）定义：,根据电流的热效应来规定，让交流电和直流通过相同阻值的电阻，如果他们在一个周期内产生的热量相等，就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值。,（2）正弦交流电的有效值与最大值的关系：,(3)说明：,A、以上关系式只适用于正弦或余弦交流电；,B、交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值；,C、交流电流表和交流电压表的读数是有效值,D、对于交流电若没有特殊说明的均指有效值,平均值：,B、求通过某导体截面的电量一定要用平均值。,（4）注意：峰值（最大值）、有效值、平均值在应用上的区别。,A、在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。,例2.某交流电压随时间的变化规律如图所示，则此交流电的频率是_Hz。若将该电压加在10uF的电容器上，则电容器的耐压值不应小于_V；若将该电压加在一阻值为1K的纯电阻用电器上，用电器恰能正常工作，为避免意外事故的发生，该电路中保险丝的额定电流不能低于_A。,200,200,2,0.25,200,u/v,t/s,例3.如图表示一交流的电流随时间变化的图像,求该电流的有效值。,练习2：如图表示一交流随时间变化的图像，求此交流的有效值。,例4.图中两交变电流通过相同的电阻R。求：（1）分别写出它们的有效值、周期和频率。（2）计算它们在R上产生的功率之比。,（2）P甲:P乙I12R:I22R（I1I2）21:2,练习3:一个电阻接在10V的直流电源上，它的发热功率是P，当接到电压为u=10sintV的交流电源上，它的发热功率（）A0.25PB0.5PCPD2P,B,【例5】如图所示，线圈的面积是0.05，共有100匝；线圈电阻为1，外接电阻R9，匀强磁场的磁感应强度为B1T，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时，求：,(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时表达式；,解析：,(2)线圈转过130s时电动势的瞬时值多大；,当t130s时，电动势的瞬时值,(3)电路中电压表和电流表示数各是多少。,电动势的有效值为,电流表的示数,电压表的示数,（4）线圈每转过一周，外力所做的功。,线圈转动一周外力做的功等于电路中产生的电能,T2,【例6】如图所示，矩形线圈的匝数为n，线圈面积为S，线圈内阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO轴以角速度匀速转动，外电路电阻为R。在线圈由图示位置转过90的过程中，求：,(1)通过电阻R的电量q；,解析：,在此过程中，穿过线圈磁通量变化,所用时间,产生的平均电动势为,平均电流为,通过R的电量,（2）电阻R上产生的焦耳热Q,在此过程中电阻R上的焦耳热为一个周期内产生焦耳热的14，,练