2017_2018学年高中物理第5章交变电流2描述交变电流的物理量同步备课课件新人教版.pptx

第五章交变电流,2描述交变电流的物理量,学习目标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，而平均值不是简单意义的平均.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.,内容索引,知识探究,题型探究,达标检测,知识探究,1,一、周期和频率,如图1所示，交变电流完成一次周期性变化需要多长时间？在1s内完成多少次周期性变化？,图1,完成一次周期性变化需要0.02s；在1s内完成50次周期性变化.,答案,周期、频率及它们之间的关系：(1)周期(T)：交变电流完成一次变化所需的时间.(2)频率(f)：交变电流在1s内完成变化的次数.(3)T或f.,周期性,周期性,我国电网中交流电的频率为50Hz，则我国提供市电的发电机转子的转速为_r/min.,3000,某交流电压的瞬时值表达式u6sin(100t)V，把标有“6V2W”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？,二、峰值和有效值,小灯泡不会被烧坏，交流电压的瞬时值表达式u6sin(100t)V中6V是最大值，其有效值为6V，而标有“6V2W”的小灯泡中的6V是有效值.电容器会被击穿.,答案,交变电流的峰值和有效值：(1)峰值：交变电流的电压、电流能达到的叫峰值，若交流电接入纯电阻电路中，电流及外电阻两端的电压的最大值分别为Im，Um.使用交变电流的用电器，其最大耐压值应大于其使用的交流电压的.,最大数值,ImR,最大值,(2)有效值：确定交变电流有效值的依据是.让交流与恒定电流通过大小的电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的相同，则此恒定电流值叫做交流电的有效值.(3)在正弦式交变电流中，最大值与有效值之间的关系为：E，U，I.,电流的热效应,相同,热量,0.707Um,0.707Im,0.707Em,判断下列说法的正误.(1)正弦式交变电流的正负两部分是对称的，所以有效值为零.()(2)交变电流的有效值就是一个周期内的平均值.()(3)一个正弦式交变电流的峰值同周期频率一样是不变的，但有效值是随时间不断变化的.()(4)交流电路中，电压表、电流表的测量值都是有效值.(),2,题型探究,一、周期和频率的理解,交变电流的周期和频率跟发电机转子的角速度或转速n有关.(n)越大，周期越短，频率越高，其关系为T，2f2n.,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.t0.1s时，线圈平面与磁场方向平行D.1s内线圈转5圈,答案,解析,图2,由图象知T0.2s，故fHz5Hz，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t0.1s时，e0，所以线圈平面与磁场方向垂直，故C错.,二、非正弦式交变电流有效值的计算,利用有效值的定义，根据电流的热效应计算，计算时注意取一个完整周期的时间，而不是简单地对电压求平均值.,例2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,答案,解析,由it图象知交变电流的周期T2s.一个周期内：前半个周期电流的有效值：I1，后半个周期电流的有效值：I2I0.设交变电流的有效值为I，根据交变电流有效值的定义有，解得II0.故选项C正确.,计算时要注意三个相同：“相同电阻”上“相同时间”内产生“相同热量”.“相同时间”一般取一个周期，半周期对称的可取半个周期.,三、正弦式交流电有效值、最大值、平均值的对比,例3如图4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4,答案,解析,依题意磁通量的变化量BS，线圈转过90的时间为t，,答案,解析,(2)电阻R上所产生的热量Q.,1.有效值(1)只有正(或余)弦式交流电的有效值根据E计算.(2)计算与电流热效应有关的量(如电功、电功率、热量)要用有效值.(3)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都是指有效值.2.平均值(1)求某一过程中的电动势是平均值，.(2)计算通过线圈横截面的电荷量时用电动势的平均值，即q,达标检测,3,1.小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO，线圈绕OO匀速转动，如图5所示.矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压,答案,1,2,3,4,解析,图5,由题意可知，线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，因此对单匝矩形线圈总电动势最大值为2e0，又因为发电机线圈共N匝，所以发电机线圈中总电动势最大值为2Ne0，根据闭合电路欧姆定律可知，在不计线圈内阻时，输出电压等于感应电动势的大小，即其峰值为2Ne0，故A、B错误；又由题意可知，若从图示位置开始计时，发电机线圈中产生的感应电流为正弦式交变电流，由其有效值与峰值的关系可知，U，即UNe0，故C错误，D正确.,1,3,4,2,2.一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图6甲所示.已知发电机线圈内阻为5，外接一只电阻为95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,1,2,3,4,答案,图6,解析,电压表示数为灯泡两端电压的有效值，由题图知电动势的最大值Em220V，有效值E220V，灯泡两端电压U209V，A错；由题图甲知T0.02s，一个周期内电流方向改变两次，可知1s内电流方向变化100次，B错；,1,2,3,4,电流的有效值I2.2A，发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为QrI2rt2.2251J24.2J，D对.,3.通过一阻值R100的电阻的交变电流如图7所示，其周期为1s.该电阻两端电压的有效值为,答案,解析,图7,根据电流的热效应计算电流的有效值，由(0.1A)2R0.4s2(0.2A)2R0.1s2I2R1s可得，流过电阻的电流的有效值IA，该电阻两端电压的有效值为UIR4V，B正确.,1,3,4,2