高中物理第二章交变电流2描述交流电的物理量省公开课一等奖新课获奖课件

2

描述交流电物理量第二章交变电流1/261.掌握交变电流周期、频率、线圈转动角速度三者间关系.2.了解交变电流有效值含义，会进行有效值相关计算.3.知道正弦式交变电流有效值与峰值关系及在生活中应用.目标定位2/26二、峰值和有效值三、交变电流“四值”栏目索引一、周期和频率对点检测自查自纠3/26一、周期和频率知识梳理1.周期(T)：交变电流完成

所需时间，用T表示，单位是秒.2.频率(f)：交变电流在

内完成

次数，用

表示，单位是赫兹，符号是

.3.T、f、ω三者之间关系4.(1)我国工农业生产和生活所用交变电流，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，f＝50Hz，T＝0.02s，所以每隔

s打一次点.答案一次周期性改变周期性改变501sfHz1000.022πf4/26典例精析例1如图1所表示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦式交变电流图像，当调整线圈转速后，所产生正弦式交变电流图像如图线b所表示，以下关于这两个正弦式交变电流说法正确是(

)A.线圈先后两次周期之比为2∶3B.线圈先后两次转速之比为2∶3C.交变电流a瞬时值为u＝10sin(5πt)V返回解析答案总结提升图15/26解析由u－t图像知：Ta∶Tb＝2∶3，故两次转速之比为3∶2，选项A正确，B错误；对交变电流a：Um＝10V，Ta＝0.4s，则ωa＝5πrad/s，故u＝Umsin(ωat)V＝10sin(5πt)V，选项C正确；由Em＝nBSω，且ωa∶ωb＝Tb∶Ta＝3∶2知，答案ACD总结提升6/26总结提升(1)由图像可直接取得信息有：①该交变电流最大值、周期；②任意时刻交变电流数值.(2)掌握角速度ω、周期T、转速n关系.返回7/26二、峰值和有效值知识梳理1.峰值：交变电流电压、电流所能到达

数值.(1)表示式：Em＝nBSω.(2)应用：电容器所能承受电压应

(选填“高于”或“低于”)交流电压峰值，不然电容器就可能被击穿.2.有效值：让交流和恒定电流分别经过

电阻，假如在

时间内，它们产生热量

，而这个恒定电流是I、电压是U，我们就把I、U叫做这个交流有效值.(1)正弦式交变电流有效值和最大值关系：高于大小相同相同最大答案相等8/26(2)应用：电气设备铭牌上标注额定电压、额定电流都是

.交流电压表和交流电流表测量也是

.(3)计算：①对于正弦式交变电流，可先依据Em＝nBSω求出最大值，然后依据E＝

求出其有效值.②当电流是非正弦式交变电流时，必须依据有效值定义求解.先计算交变电流在一个周期内产生热量Q，再将热量Q用对应物理量有效值表示Q＝I2RT或Q＝

T，最终代入数据求解有效值.答案有效值有效值9/26【深度思索】(1)交变电流有效值是依据什么定义？定义中包含三个“相同”详细指是什么？答案交变电流有效值是依据电流热效应来定义；定义中应尤其注意三个“相同”，即相同电阻、相同时间、相同热量.答案(2)交变电流有效值是否等于其在一段时间内平均值？答案不是，有效值是依据电流热效应定义，不一样于平均值.比如，线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场轴转动一周时，其平均值为零，但有效值不为零.10/26典例精析例2经过一阻值R＝100Ω电阻交变电流如图2所表示，其周期为1s.电阻两端电压有效值为(

)解析答案B图2总结提升解析依据电流热效应先计算电流有效值.11/26总结提升对于非正弦式交变电流有效值，应按有效值定义计算，计算时要紧紧围绕电流经过电阻产生热量进行计算，计算时间普通取一个周期，半周期对称可取半周期.12/26返回解析答案针对训练如图3所表示交变电流由正弦式交变电流二分之一和反向脉冲电流组合而成，则这种交变电流有效值为(

)图3C总结提升13/26返回总结提升(1)若一个交变电流存在几个形式，可在一个周期内分段求出产生热量，求其和.(2)若图像是正弦(或余弦)式交变电流，其中

和

周期部分可直接应用正弦式交变电流有效值与最大值间关系

求解.14/26三、交变电流“四值”知识梳理

物理含义主要关系适用情况瞬时值交变电流某一时刻值e＝Emsinωti＝Imsinωt计算线圈某一时刻受力情况最大值最大瞬时值Em＝nBSω

Im＝确定用电器耐压值15/26有效值跟交变电流热效应等效恒定电流值E＝U＝I＝(正弦式交变电流)(1)计算与电流热效应相关量(如功率、热量)(2)交流电表测量值(3)电气设备标注额定电压、额定电流(4)保险丝熔断电流平均值

计算经过电路横截面电荷量16/26典例精析例3如图4所表示是某种正弦式交流电压波形图，由图可确定该电压(

)A.周期是0.01sB.最大值是311VC.有效值约是220VD.瞬时值表示式为u＝220sin(100πt)V解析由交流电压图像知，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；瞬时值表示式为u＝311sin(100πt)V，D项错误.解析答案BC图417/26例4如图5所表示，矩形线圈abcd在磁感应强度B＝2T匀强磁场中绕轴OO′以角速度ω＝10πrad/s匀速转动，线圈共10匝，电阻r＝5Ω，ab＝0.3m，bc＝0.6m，负载电阻R＝45Ω.(1)写出从图示位置开始计时线圈中感应电动势瞬时值表示式.解析电动势最大值为Emax＝nBSω＝10×2×0.3×0.6×10πV＝113.04V图5答案e＝113.04cos(10πt)V

解析答案因为从线圈平面经过与磁感线平行位置开始计时，交变电流为最大值，故瞬时值表示式e＝Emax·cosωt＝113.04cos(10πt)V.18/26(2)求电阻R在0.05s内产生热量.(保留两位有效数字)(3)求0.05s内流过电阻R上电荷量(设线圈从垂直中性面开始转动).答案0.072C答案5.76J解析答案所以0.05s内R上产生热量Q＝I2Rt＝5.76J.总结提升返回19/26总结提升求解热量与电荷量思绪：(1)求解热量用有效值，按以下思绪.返回20/26对点检测自查自纠1234解析答案1．(描述交变电流物理量)(多项选择)以下说法正确是(

)A．使用交流电电器设备所标示额定电压、额定电流数值均为最

大值B．用交流电流表和电压表测得数值是有效值C．照明电路电压为220V指是有效值D．全部交变电流有效值和最大值之间存在于E＝，U＝和

I＝关系21/261234解析本题考查交变电流有效值和最大值关系．各种使用交流电用电器铭牌上所标数值均为有效值，故A项错误；交流电表测量值为有效值，故B项正确；照明电路电压为220V是有效值，故C正确；E＝，U＝，I＝是正弦交变电流有效值和最大值关系，故D项错误．答案

B22/262.(交变电流有效值计算)如图6所表示是一交变电流随时间改变图像，求此交变电流有效值.1234解析答案图6解析设该交变电流有效值为I，让该交变电流和直流电分别经过同一电阻(阻值为R)，在一个周期(T＝0.2s)内，该交变电流产生热量：在一个周期内直流电经过该电阻产生热量Q＝I2RT由Q＝Q′，代入数据，解得I＝5A.答案5A23/2612343.(交变电流有效值应用)一个小型电热器若接在输出电压为10V直流电源上，消耗电功率为P；若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗电功率为.假如电热器电阻不变，则此交流电源输出电压最大值为(

)解析答案C