沪科版选修32 1. 3怎样计算交变电流的电功率 课件（32张）.ppt

怎样计算交变电流的电功率 第2章交变电流与发电机 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最大值的关系 会进行有效值的计算 4 掌握交变电流的变化规律及两种表示方法 内容索引 知识探究 达标检测 知识探究 1 一 周期和频率 如图1所示 这个交变电流的周期是多少 频率是多少 周期t 0 02s 频率f 50hz 答案 图1 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 交变电流在内完成的次数 用表示 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 4 各物理量之间的关系 f 2 f 2 n n的单位为r s 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 hz 0 02 1s f 周期性变化 50 例1 多选 矩形金属线圈共10匝 绕垂直于磁场方向的转动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2所示 下列说法中正确的是a 此交变电流的频率为0 2hzb 1s内电流方向变化10次c t 0 1s时 线圈平面与磁场方向平行d 1s内线圈转5圈 图2 答案 解析 由图像知t 0 2s 故hz 5hz 即1s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 b d对 在t 0 1s时 e 0 所以线圈平面与磁场方向垂直 故c错 二 最大值和有效值1 图3是通过一个r 1 的电阻的电流i随时间t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 答案 图3 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 答案 2 某交流电压瞬时值表达式u sin 100 t v 把标有 6v 2w 的小灯泡接在此电源上会不会被烧坏 把标有6v的电容器接在此电源上会不会被击穿 答案 1 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 感应电动势最大 em 转轴垂直于磁感线 2 电容器接在交流电路中 交流电压的最大值不能超过电容器的值 2 有效值 让交变电流与恒定电流分别通过的电阻 如果在交变电流的内它们产生的相等 我们就把这个恒定电流的电流值i 电压值u 叫做这个交变电流的有效值 计算时要注意三同 相同 上 一个周期 内 产生 相同 nbs 电阻 一个周期 热量 大小相同 热量 耐压 注意 非正弦式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均指值 5 平均值的应用计算通过导体某一截面的电荷量时 只能用交变电流的平均值 即 热效应 有效 有效 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 已知发电机线圈内阻为5 0 外接一只电阻为95 0 的灯泡 如图乙所示 则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 答案 解析 图4 例3如图5所示的交变电流由正弦式交变电流的一半和反向脉冲电流组合而成 则这种交变电流的有效值为 图5 答案 解析 例4如图6所示 矩形线圈面积为s 匝数为n 线圈电阻为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 当线圈由图示位置转过90 的过程中 求 1 通过电阻r的电荷量q 图6 答案 解析 2 电阻r上所产生的热量q 答案 解析 三 用数学方法描述交流电如图7为某交变电流的u t图像 试指出它的周期 频率 最大值 有效值 并写出其函数表达式 图7 答案 1 正弦交流电的图像如图8所示 从图像中可直接得到的物理量有 瞬时值 值和 通过计算可以得到有效值 频率和角频率 图8 最大 周期 2 正弦交流电的瞬时值表达式电动势 e 电压 u 电流 i imaxsin t emaxsin t umaxsin t 例5一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图9所示 由图可知a 该交流电的电压的有效值为100vb 该交流电的频率为25hzc 该交流电压瞬时值的表达式为u 100sin25tvd 并联在该电压两端的电压表指针不停摆动 答案 解析 图9 根据题图可知该交变电流电压的最大值为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 达标检测 2 1 对描述交变电流物理量的认识 如图10是某种正弦式交流电压的波形图 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 1 2 3 4 答案 解析 图10 1 2 3 4 1 2 3 4 答案 解析 3 非正弦式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11所示 其周期为1s 电阻两端电压的有效值为 答案 解析 图11 1 2 3 4 a 12v c 15v 1 2 3 4 4 最大值 有效值 瞬时值 平均值的区别和应用 交流发电机线圈电阻r 1 用电器电阻r 9 闭合开关后电压表示数为9v 如图