高中物理 第五章 交变电流 2 描述交变电流的物理量课件 新人教版选修32.ppt

2描述交变电流的物理量,第五章交变电流,1.掌握交变电流的周期、频率、线圈转动角速度三者间的关系.2.理解交变电流有效值的含义，会进行有效值的相关计算.3.知道正弦式交变电流有效值与峰值的关系及在生活中的应用.4.了解相位及相位差的概念.,目标定位,二、峰值和有效值,三、交变电流的“四值”,栏目索引,一、周期和频率,对点检测自查自纠,四、相位和相位差,一、周期和频率,知识梳理,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.t、f、三者之间的关系：,答案,4.(1)我国工农业生产和生活所用的交变电流，周期是0.02s，频率是hz，电流方向每秒改变次.(2)打点计时器接交变电流，f50hz，t0.02s，所以每隔s打一次点.,0.02,一次周期性变化,1s,周期性变化,f,hz,50,100,2f,典例精析,例1如图1所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦式交变电流的图象，当调整线圈转速后，所产生的正弦式交变电流的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦式交变电流的说法正确的是()a.线圈先后两次周期之比为23b.线圈先后两次转速之比为23c.交变电流a的瞬时值为u10sin(5t)v,图1,返回,解析答案,总结提升,总结提升,解析由ut图象知：tatb23，故两次转速之比为32，选项a正确，b错误；对交变电流a：um10v，ta0.4s，则a5rad/s，故uumsin(at)v10sin(5t)v，选项c正确；,答案acd,返回,总结提升,(1)由图象可直接获得的信息有：该交变电流的最大值、周期；任意时刻交变电流的数值.(2)掌握角速度、周期t、转速n的关系.,二、峰值和有效值,答案,知识梳理,1.峰值：交变电流的电压、电流所能达到的数值.(1)表达式：emnbs.(2)应用：电容器所能承受的电压应(选填“高于”或“低于”)交流电压的峰值，否则电容器就可能被击穿.2.有效值：让交流和恒定电流分别通过的电阻，如果在交流的内，它们产生的热量，而这个恒定电流是i、电压是u，我们就把i、u叫做这个交流的有效值.(1)正弦式交变电流有效值和最大值的关系：e；u；i.,相等,最大,高于,大小相同,一个周期,(2)应用：电气设备铭牌上标注的额定电压、额定电流都是.交流电压表和交流电流表测量的也是.(3)计算：对于正弦式交变电流，可先根据emnbs求出最大值，然后根据e求出其有效值.当电流是非正弦式交变电流时，必须根据有效值的定义求解.先计算交变电流在一个周期内产生的热量q，再将热量q用相应的物理量的有效值表示qi2rt或qt，最后代入数据求解有效值.,有效值,有效值,答案,【深度思考】,(1)交变电流的有效值是根据什么定义的？定义中包含三个“相同”具体指的是什么？,答案交变电流的有效值是根据电流的热效应来定义的；定义中应特别注意三个“相同”，即相同电阻、相同时间、相同热量.,(2)交变电流的有效值是否等于其在一段时间内的平均值？,答案不是，有效值是根据电流的热效应定义的，不同于平均值.例如，线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转动一周时，其平均值为零，但有效值不为零.,答案,典例精析,例2通过一阻值r100的电阻的交变电流如图2所示，其周期为1s.电阻两端电压的有效值为()图2,解析答案,总结提升,答案b,总结提升,总结提升,对于非正弦式交变电流的有效值，应按有效值的定义计算，计算时要紧扣电流通过电阻产生的热量进行计算，计算时间一般取一个周期，半周期对称的可取半周期.,返回,解析答案,总结提升,针对训练如图3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3,总结提升,答案c,返回,总结提升,(1)若一个交变电流存在几种形式，可在一个周期内分段求出产生的热量，求其和.,三、交变电流的“四值”,知识梳理,解析答案,典例精析,例3如图4所示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311vc.有效值约是220vd.瞬时值表达式为u220sin(100t)v,图4,解析由交流电压的图象知，周期是0.02s，a项错；最大值是311v，b项正确；有效值约是220v，c项正确；瞬时值表达式为u311sin(100t)v，d项错误.,bc,例4如图5所示，矩形线圈abcd在磁感应强度b2t的匀强磁场中绕轴oo以角速度10rad/s匀速转动，线圈共10匝，电阻r5，ab0.3m，bc0.6m，负载电阻r45.(1)写出从图示位置开始计时的线圈中感应电动势的瞬时值表达式.,解析答案,图5,解析电动势的最大值为emaxnbs1020.30.610v113.04v由于从线圈平面经过与磁感线平行的位置开始计时，交变电流为最大值，故瞬时值表达式eemaxcost113.04cos(10t)v答案e113.04cos(10t)v,解析答案,(2)求电阻r在0.05s内产生的热量.(保留两位有效数字),所以0.05s内r上产生的热量qi2rt5.76j答案5.76j,返回,解析答案,总结提升,(3)求0.05s内流过电阻r上的电荷量(设线圈从垂直中性面开始转动).,答案0.072c,总结提升,返回,求解热量与电荷量的思路：(1)求解热量用有效值，按以下思路.,(2)求解电荷量用平均值，按以下思路.,四、相位和相位差,知识梳理,1.定义：正弦式交变电流uumsin(t)，其中“”叫作交变电流的相位.两支交流的相位之差叫作它们的相位差.2.正弦式交流电u1umsin(t1)和u2umsin(t2)的相位差是.,【深度思考】,两个交变电流的相位不同，反映了什么问题？,答案两个交变电流的相位不同，反映了两个交变电流变化的步调不同.,答案,12,t,返回,解析答案,典例精析,例5,a.它们的峰值相同b.它们的周期相同c.它们的相位差恒定d.它们的变化步调一致,bc,对点检测自查自纠,1,2,3,4,解析答案,1.(描述交变电流的物理量)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成正弦函数关系，如图6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()a.交变电流的频率为8hzb.交变电流的有效值为ac.交变电流的最大值为4ad.电流的瞬时值表达式为i2sin(4t)a,图6,1,2,3,4,解析由et图象可知，交变电流的周期为0.25s，故频率为4hz，选项a错误；根据欧姆定律可知交变电流的最大值为2a，故有效值为a，选项b正确，c错误.因2f8，故电流的瞬时值表达式为i2sin(8t)a，故选项d错误.答案b,1,2,3,4,解析答案,2.(交变电流有效值的计算)如图7所示是一交变电流随时间变化的图象，求此交变电流的有效值.,图7,在一个周期内直流电通过该电阻产生的热量qi2rt由qq，代入数据，解得i5a.答案5a,1,2,3,4,c,解析答案,4.(最大值、有效值和平均值的区别及应用