5.2 描述交变电流的物理量.doc

金外学案 高二物理 5.1 交变电流【自主学习】要点一 有效值的定义及有效值的计算1交变电流有效值是根据电流的热效应进行定义的理解时要注意三同：相同电阻、相同时间、产生相同热量2由于交流的周期特点，计算有效值时，通常取一个周期按如下方法计算：(1)假设交变电流通过电阻R，计算交流电在一个周期内产生的热量Q(可分段计算)(2)将热量Q用相应的物理量的有效值表示(例如QI2Rt，Qt，进而求出相应的有效值)要点二 交变电流的平均值1平均值的物理意义：交流电的平均值是交流电图象中波形对时间轴所围面积跟时间的比值，由于对时间所围面积的大小表示这段时间内通过的电荷量，因此计算通过导体的电荷量时，要用交变电流的平均值；qIt，平均值的计算需用n和I计算交流电有效值是根据热效应规定的，即跟交变电流的热效应相等的直流电的值为交变电流的有效值，在计算热量、功率问题时用有效值2平均值的计算方法：例如某单匝线圈在磁场中匀速转动产生正弦交流电，当线圈从中性面转过90的过程中，电动势的平均值的表达式为：E.但是其有效值的计算方法为E.一、 瞬时值、最大值、有效值、平均值的区别与联系物理含义重要关系适用情况瞬时值交变电流某一时刻的值eEmsin tiImsin t计算线圈某一时刻的受力情况最大值最大的瞬时值EmNBSIm确定用电器的耐压值有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流值EUIm(正弦式交变电流)(1)计算与电流热效应相关的量(如功率、热量)(2)交流电表的测量值(3)电气设备标注的额定电压、额定电流(4)保险丝的熔断电流平均值交变电流图象中图线与时间轴所夹面积与时间的比值n计算通过电路截面的电量二、常见的交变电流的图象和有效值的计算方法电流图象有效值正弦式交变电流I正弦半波电流I正弦单向脉动电流I矩形脉动电流I Im非对称性交变电流I 【疑难问题】_【典型例题】题型 交变电流物理量的考查 小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图1所示此线圈与一个R10 的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻下列说法正确的是(C)A交变电流的周期为0.125 sB交变电流的频率为8 Hz C交变电流的有效值为 AD交变电流的最大值为4 A思维步步高 怎样从图象上找出交变电流的周期？怎样找出交变电流的最大值？频率和周期之间有什么关系？有效值和最大值之间有什么关系？题型 交变电流物理量的综合应用 如图所示，一交流发电机线圈共N50匝，ab0.2 m，bc0.1 m，总电阻r10 ，在B0.5 T的匀强磁场中从磁通量最大位置开始以n100 r/s的转速匀速转动，外电路中接有R40 的电阻当线圈转过1/4周期时，求：(1)在外电阻R上产生的焦耳热Q.(2)这段时间内通过外电阻R的电荷量（1）Emax=NBS=314V， E有效= 222.1V ，(2) E平均=200V , I平均=4A ,q=0.01C思维步步高 根据所给的条件能求出哪些基本物理量？画出电流随时间变化的图象对解决问题有何帮助？求焦耳热用什么值？求电荷量用什么值？【针对训练】1、矩形线圈的匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图2所示下列结论正确的是(CD)A在t0.1 s和t0.3 s时，电动势最大B在t0.2 s和t0.4 s时，电动势改变方向C电动势的最大值是157 VD在t0.4 s时，磁通量变化率最大，其值为3.14 Wb/s2、将一电热器接在10 V直流电源上，在时间t内可将一壶水烧开现将电热器接到一个U10sin t V的交变电源上，煮开同一壶水需时间_2t_；若接到另一交流电源上，需要时间为，那么这个交流电源最大值为_10根号6_3、如图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动，线圈的匝数n100、电阻r10 ，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻R90 ，与R并联的交流电压表为理想电表在t0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量随时间t按图乙正弦规律变化求：(1)交流发电机产生的电动势最大值(2)电路中交流电压表的示数解：（1）交流发电机产生电动势的最大值Em=nBS而m=BS、=，所以Em=由t图线可知：m=2.010-2 Wb,T=6.2810-2 s所以Em=200 V。（1分）（2）电动势的有效值E= Em=100 V由闭合电路的欧姆定律，电路中电流的有效值为I=A交流电压表的示数为U=IR=90V=127 V。4、如图所示，矩形线圈的匝数为n，线圈面积为S，线圈电阻为r，