高中物理 第二节 交变电流的描述课件 粤教版选修32.ppt

2描述交流电的物理量 我们用过的打点计时器是一种用交流电源供电的打点计时仪器 那么打点计时器为什么每隔0 02秒打一个点从而可以计时呢 1 知道交变电流的周期和频率以及我国供电线路交变电流的周期和频率 了解它们与转子角速度 的关系 2 知道交变电流和电压的最大值 瞬时值 有效值等及其关系 3 会用等效的方法计算交变电流的有效值 在自主学习过程中体会研究物理问题的一个重要思想 等效 思想的应用 重点 复习回顾 一 交变电流 大小和方向随时间做周期性变化的电流 简称交流 其中按正弦规律变化的交流电叫正弦交流电 用示波器显示的电压随时间的变化情况 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时 产生正弦交流电 跟磁场方向垂直的平面叫做中性面 这一位置穿过线圈的磁通量最大 磁通量变化率为零 线圈中无感应电动势 1 产生 2 中性面 二 正弦交流电的产生及变化规律 em e t 0 em em i t 0 im im 3 规律 瞬时值表达式 从中性面开始计时 电压 电动势 电流 1 用公式描述 一 周期和频率 1 周期 交变电流完成一次周期性变化所需的时间 角频率 线圈在磁场中转动的角速度 2 频率 交变电流在一秒内完成周期性变化的次数 物理意义 表示交流电变化的快慢 3 关系 一个周期内电流方向改变两次 正弦交流电的瞬时值表达式还可以写成 我国使用的交流电的频率为50hz 试写出 利用im um 该正弦交流电的瞬时值表达式 电流 电压 二 峰值和有效值 1 峰值 正弦交流电表达式中的im um分别称为电流峰值和电压峰值 即所能达到的最大值 例如 该交流电的电流峰值为0 5ma 电容 耐压值 最大值 2 电容器的耐压值 220v 380v 220v 380v电压交流电表的示数 电器铭牌上的标称值等指的都是峰值吗 不是 而是有效值 什么是有效值呢 3 有效值 如果交流电与某一直流电通过相同的电阻 在相同的时间内它们产生的热量相等 则这个直流电的电压和电流的数值分别叫做这个交流电的电压和电流的有效值 交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的 4 正弦交流电的有效值与最大值之间的关系 e u i 说明 1 以上关系式只适用于正弦交流电或余弦交流电 2 交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值 3 交流电流表和交流电压表的示数指的是有效值 4 对于交流电若没有特殊说明的均指有效值 平均值 2 求通过某导体截面的电荷量时一定要用平均值 注意 峰值 最大值 有效值 平均值在应用上的区别 1 在求交流电的功 功率或电热时必须用交流电的有效值 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 如果其他条件不变 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 a 400v 0 02sb 200v 0 02sc 400v 0 08sd 200v 0 08s b 例2 如图所示为某正弦交变电流的图像 求其峰值 周期和角速度 并写出该电流的瞬时值表达式 得im 20a 100 rad s 电流的瞬时值表达式为i 20sin100 t a 解析 由图像知t 0 02s 根据 2 t imsin t 14 14a 解析 根据电流的热效应 在一个周期t内 例3 如图为一交流电的i t变化的图像 求该电流的有效值 例4 2012 广东高考 某小型发电机产生的交变电动势为 对此电动势 下列表述正确的有 最大值是vb 频率是100hzc 有效值是vd 周期是0 02s cd 解析 选c d 交变电动势瞬时值的表达式为 故交变电动势的最大值为50v 有效值为v 故a错c对 由得频率是f 50hz 周期 故b错d对 1 周期 交变电流完成一次周期性变化所需的时间 2 频率 一秒内完成周期性变化的次数 周期与频率的关系 3 最大值 峰值 emum m em nbs 根据电流的热效应来规定 让交流电和直流电通过相同阻值的电阻 如果它们在相同的时间内产生的热量相等 就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值 4 瞬时值 ui 5 有效值 1 定义 2 正弦交流电的有效值与最大值的关系 注意 a 对于交流电 若没有特殊说明的均指有效值 c 求通过某导体截面的电荷量时一定要用平均值 b 在求交流电的功 功率或电热时必须用交流电的有效值 1 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 0 25 200 2 200 200 u v t s 0 2 下列数据中不属于交变电流有效值的是 a 交流电表的示数b 灯泡的额定电压c 电容器的耐压值d 保险丝的额定电流 c 3 关于有效值 下列说法正确的是 a 通常说的动力供电线路电压为380v 指的是最大值b 通常说的照明电路电压为220v 指的是平均值c 交流电器设备上所标的额定电流和额定电压的数值是指瞬时值d 一般交流电表在测量中显示的数值是有效值 d 4 一电阻接一直流电 通过4a的电流时热功率为p 若换接一正弦交流电 它的热功率变为 则该交变电流的最大值为 a 4ab 6ac 2ad 3a a 5 在阻值为r1和r2的两个电阻的两端 分别加上50v的直流电压和某一交流电压 则下面关于交流电压有效值的说法正确的是 a 若两电阻在相等时间内产生的热量相等 则交流电压的有效值为50vb 若r1 r2 且两电阻热功率相等 则交流电压的有效值为50vc 若r1 r2 且两电阻产生的热量相等 则交流电压的有效值为50vd 不论r1是否等于r2 只要两电阻的热功率相等 则交流电压的有效值为50v b 6 交流发电机矩形线圈边长ab cd 0 4m bc ad 0 2m 共50匝 线圈电阻r 1 线圈在b 0 2t的匀强磁场中 绕垂直磁场方向的轴oo 以转速匀速转动 外接电阻r为9 如图所示 求 1 电压表的示数 2 电阻r上电功率 3 从图示位置起 线圈转过 3的过程中 流过r的电荷量 解析 1 线圈在磁场中产生的电动势最大值em nbs 50 0 2 0 4 0 2 100 2 v 160v电流的有效值i a电压表示数u ir v101 8v 2 电阻r的功率p ui w 1152w 3 从计时开始到线圈转过 3过程中 平均感应电动势由得平均电流 通过外电阻的电荷量 q i t 0 04c 7 2013 福建高考 如图 实验室一台手摇交流发电机 内阻r 1 0 外接r 9 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e 10sin10 t v 则 a 该交变电流的频率为10hzb 该电动势