高中物理 第2章 第2节 描述交流电的物理量课件 教科版选修32.ppt

第二章 交变电流 目标定位 1 掌握交变电流的周期 频率 线圈转动角速度三者之间的关系 2 能理解电流的有效值是与热效应有关的量 而平均值只是简单意义的平均 3 掌握交变电流有效值与峰值的关系 会进行有效值的计算 学案2描述交流电的物理量 知识探究 自我检测 如图1所示 这个交变电流的周期是多少 频率是多少 一 周期和频率 知识探究 问题设计 图1 答案周期t 0 02s 频率f 50hz 要点提炼 1 周期 t 交变电流完成所需的时间 用t表示 单位是秒 2 频率 f 交变电流在1s内完成的次数 用f表示 单位是赫兹 符号是 3 转速 n 线圈单位时间 1s或1min 转过的圈数 单位是r s或r min 5 我国电网中交变电流的周期是s 频率是hz 一次周期性变化 周期性变化 hz 0 02 50 二 峰值有效值 1 图2是通过一个r 1 的电阻的电流i随时间变化的曲线 这个电流不是恒定电流 1 怎样计算1s内电阻r中产生的热量 问题设计 图2 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1s内产生同样的热量 这个电流是多大 1 峰值 也叫最大值 它是所有瞬时值中的最大值 1 当线圈平面跟磁感线平行时 交流电动势最大 em 转轴垂直于磁感线 2 电容器接在交流电路中 交变电压的最大值不能超过电容器的值 要点提炼 nbs 耐压 2 有效值 让交变电流与恒定电流分别通过的电阻 如果在内它们产生的相等 我们就把这个恒定电流的电流值i 电压值u 叫做这个交流电的有效值 计算时要注意三同 相同 上 相同时间 内 产生 相同 大小相同 相同的时间 热量 热量 电阻 注意 非正弦交变电流的有效值只能根据电流的计算 4 有效值的应用 1 计算与电流热效应有关的量 如功率 热量 要用值 2 交流电表的测量值 电气设备标注的额定电压 额定电流 通常提到的交流电的数值指值 热效应 有效 有效 典例精析 一 对描述交变电流物理量的认识 例1一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图3所示 由图可知 图3 a 该交流电的电压的有效值为100vb 该交流电的频率为25hzc 该交流电的电压瞬时值的表达式为u 100sin 25t vd 并联在该电压两端的电压表指针不停摆动解析根据题图可知该交流电的电压的最大值为100v 周期为4 10 2s 所以频率为25hz a错 b对 而 2 f 50 rad s 所以u 100sin 50 t v c错 交流电压表的示数为交流电的有效值而不是瞬时值 不随时间变化 d错 答案b 例2一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图4甲所示 已知发电机线圈的内阻为5 0 外接一只电阻为95 0 的灯泡 如图乙所示 则 二 正弦交变电流有效值的计算 图4 a 电压表的示数为220vb 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484wd 发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24 2j 由题图甲知t 0 02s 一个周期内电流方向变化两次 可知1s内电流方向变化100次 b错 答案d 例3如图5所示是一交变电流随时间变化的图像 求此交变电流的有效值 图5 三 非正弦交变电流有效值的计算 解析设该交变电流的有效值为i 直流电的电流强度为i 让该交变电流和直流电分别通过同一电阻 阻值为r 在一个周期 t 0 2s 内 该交变电流产生的热量为 在一个周期内直流电通过该电阻产生的热量为q i2rt 由q q 解得i 5a 即此交变电流的有效值i i 5a答案5a 四 有效值 瞬时值 平均值的区别及应用 例4在水平方向的匀强磁场中 有一正方形闭合线圈绕垂直磁感线的轴匀速转动 已知线圈的匝数为n 100匝 边长为20cm 电阻为10 转动频率f 50hz 磁场的磁感应强度为0 5t 求 1 外力驱动线圈转动的功率 解析线圈中交变电动势的最大值em nbs 100 0 5 0 2 2 2 50v 628v 答案1 97 104w 答案314v31 4a 2 转至线圈平面与中性面的夹角为30 时 线圈产生的感应电动势及感应电流的瞬时值大小 解析线圈转到与中性面成30 角时 其电动势的瞬时值e emsin30 314v 3 线圈由中性面转过30 角的过程中 通过线圈中导线横截面的电荷量 解析在线圈从中性面转过30 角的过程中 通过线圈中导线横截面的电荷量为q 答案2 68 10 2c 课堂要点小结 1 2 3 4 自我检测 1 对描述交变电流物理量的认识 如图6是某种正弦交变电压的波形图 由图可确定该电压的 a 周期是0 01sb 最大值是220vc 有效值是220vd 表达式为u 220sin 100 t v 图6 5 1 2 3 4 答案c 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 答案a 5 1 2 3 4 3 非正弦交变电流有效值的计算 通过一阻值r 100 的电阻的交变电流如图7所示 其周期为1s 电阻两端电压的有效值为 图7 5 1 2 3 4 答案b 5 1 2 3 4 4 峰值 有效值 瞬时值 平均值的区别应用 交流发电机线圈电阻r 1 用电器电阻r 9 电压表示数为9v 如图8所示 那么该交流发电机 a 电动势的峰值为10vb 电动势的有效值为9v 图8 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 答案d 5 1 2 3 4 图9 5 1 2 3 4 1 电路中交流电压表和交流电