201x-201x學(xué)年高中物理 5.2描述交變電流的物理量 新人教版選修

1、目標(biāo)定位目標(biāo)定位1.掌握交變電流的周期、頻率、線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度三者間的關(guān)系.2.理解交變電流有效值的含義，會(huì)進(jìn)行有效值的相關(guān)計(jì)算.3.知道正弦式交變電流有效值與峰值的關(guān)系及在生活中的應(yīng)用.4.了解相位及相位差的概念.第第2講描述交變電流的物理量講描述交變電流的物理量1預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué) 梳理識(shí)記點(diǎn)撥 2課堂講義課堂講義 理解深化探究3對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí) 鞏固應(yīng)用反饋一、周期和頻率一、周期和頻率1.周期(T)：交變電流完成 所需的時(shí)間，用T表示，單位是秒.2.頻率( f )：交變電流在 內(nèi)完成 的次數(shù)，用 表示，單位是赫茲，符號(hào)是 .一次周期性變化周期性變化Hz3.周期和頻率關(guān)系：T 或f .1 sf

2、 4.在iImsin t中，等于頻率的 倍，即 .22f想一想想一想如圖1所示，這個(gè)交變電流的周期是多少？頻率是多少？圖1答案答案周期T0.02 s；頻率f50 Hz.二、峰值和有效值二、峰值和有效值1.峰值：交變電流的電壓、電流所能達(dá)到的 數(shù)值.電容器所能承受的電壓要 (填“高于”、“等于”或“低于”)交流電壓的峰值，否則電容器就可能被擊穿.2.有效值：讓交變電流和恒定電流分別通過(guò) 的電阻，在交流的 內(nèi)，它們產(chǎn)生的 相等，這個(gè)恒定電流、電壓叫做這個(gè)交流的有效值.3.正弦式交變電流的有效值和最大值之間的關(guān)系是I ，U .最大高于大小相同一個(gè)周期熱量4.(1)人們通常說(shuō)家庭電路電壓是220 V，

3、指的是 .(2)交流用電設(shè)備上所標(biāo)的額定電壓和額定電流是 ；交流電壓表測(cè)量的數(shù)值是 .(3)交變電流的數(shù)值在無(wú)特別說(shuō)明時(shí)都指 .想一想想一想是不是所有的交變電流的有效值與最大值都滿足I ？答案答案不是，此公式僅適用于正弦交流電.有效值有效值有效值有效值三、相位三、相位1.如圖2所示，甲、乙兩支交流的周期相等，但不能同時(shí)達(dá)到最大值，我們說(shuō)它們的“ ”不同.相位圖22.甲、乙兩交流電的表達(dá)式分別為：u甲 ；u乙 .其中“t”叫做交變電流的 ，是t0時(shí)的相位，叫做交變電流的 .Umsin tUmsin(t)相位初相位一、對(duì)描述交變電流物理量的認(rèn)識(shí)一、對(duì)描述交變電流物理量的認(rèn)識(shí)1.周期和頻率的關(guān)系：T

4、，f .即交流電變化越快，周期越短，頻率越大.2.角速度與周期、頻率的關(guān)系： 2f.3.轉(zhuǎn)速(n)：線圈單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)，單位是r/s或r/min.角速度與轉(zhuǎn)速的關(guān)系：2n(n的單位為r/s)或2 (n的單位為r/min).4.峰值：也叫最大值，是所有瞬時(shí)值中的最大值.(1)表達(dá)式：EmnBS.(2)電容器接在交流電路中，交流電壓的最大值不能超過(guò)電容器的耐壓值.5.有效值正弦式交流電的有效值E .例例1 小型交流發(fā)電機(jī)中，矩形金屬線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間成正弦函數(shù)關(guān)系，如圖3所示，此線圈與一個(gè)R10 的電阻構(gòu)成閉合電路，不計(jì)電路的其他電阻.下列說(shuō)法正確的是()A.交

5、變電流的周期為0.125 sB.交變電流的頻率為8 HzC.交變電流的有效值為 AD.交變電流的最大值為4 A圖3解析解析由et圖象可知，交變電流的周期為0.25 s，故頻率為4 Hz，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；根據(jù)歐姆定律可知交變電流的最大值為2 A，故有效值為 A，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤.答案答案C二、交變電流有效值的計(jì)算二、交變電流有效值的計(jì)算1.對(duì)有效值的進(jìn)一步理解(1)交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)定義的.(2)理解有效值重點(diǎn)在“等效”上，“效果”相同在定義中體現(xiàn)為相同電阻、相同時(shí)間、產(chǎn)生相同熱量，交變電流與多大的直流電“效果”相同，有效值就是多大.2.有效值的計(jì)算(1)對(duì)于正弦式交變電流，可

6、先根據(jù)EmnBS求出最大值，然后根據(jù)E 求出其有效值.(2)當(dāng)電流是非正弦式交變電流時(shí)，必須根據(jù)有效值的定義求解.先計(jì)算交變電流在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q，再將熱量Q用相應(yīng)的物理量的有效值表示QI2RT或Q T，最后代入數(shù)據(jù)求解有效值.例例2通過(guò)一阻值R100 的電阻的交變電流如圖4所示，其周期為1 s.電阻兩端電壓的有效值為()圖4答案答案B三、瞬時(shí)值、最大值、有效值、平均值的區(qū)別及應(yīng)用對(duì)比三、瞬時(shí)值、最大值、有效值、平均值的區(qū)別及應(yīng)用對(duì)比 物理含義重要關(guān)系適用情況瞬時(shí)值交變電流某一時(shí)刻的值eEmsin t計(jì)算線圈某一時(shí)刻的受力情況最大值最大的瞬時(shí)值 EmnBS確定用電器的耐壓值例例3如圖5所

7、示，實(shí)驗(yàn)室一臺(tái)手搖交流發(fā)電機(jī)，內(nèi)阻r1 ，外接R9 的電阻.閉合開(kāi)關(guān)S，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子以某一轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)e10 sin (10t) V，則()A.該交變電流的頻率為10 HzB.該電動(dòng)勢(shì)的有效值為10 VC.外接電阻R所消耗的電功率為10 WD.電路中理想交流電流表A 的示數(shù)為1 A圖5答案答案D針對(duì)訓(xùn)練針對(duì)訓(xùn)練一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的正弦規(guī)律圖象如圖6甲所示.已知發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為5 ，現(xiàn)外接一只電阻為95 的燈泡，如圖乙所示，則()圖6A.電壓表 V 的示數(shù)為220 VB.電路中的電流方向每秒鐘改變50次C.燈泡實(shí)際消耗的功率為484 WD.發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)

8、生的焦耳熱為24.2 J答案答案D對(duì)描述交變電流物理量的認(rèn)識(shí)對(duì)描述交變電流物理量的認(rèn)識(shí)1.某小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e50sin (100t)V.對(duì)此電動(dòng)勢(shì)，下列表述正確的有()A.最大值是50 VB.頻率是100 HzC.有效值是25 V D.周期是0.02 s解析解析從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為eEmsin t，因e50sin (100t)V，所以最大值Em50 V，A錯(cuò)誤；由2f100 rad/s得f50 Hz，B錯(cuò)誤；答案答案CD交變電流有效值的計(jì)算交變電流有效值的計(jì)算2.如圖7所示的(a)、(b)兩圖分別表示兩個(gè)交流電壓，比較這兩個(gè)交流電壓，它們具有共同的()圖7A.有效值 B.頻率C.最大值 D.均不一樣解析解析由題圖可知，兩個(gè)交流電壓最大值均為2 V，周期均為0.4 s，可知B、C正確.答案答案BC3.如圖8所示是一交變電流隨時(shí)間變化的圖象，求此交變電流的有效值.圖8解析解析設(shè)該交變電流的有效值為I，直流電的電流為I，讓該交變電流和直流電分別通過(guò)同一電阻(阻值為R)，在一個(gè)周期(T0.2 s)內(nèi)，該交變電流產(chǎn)生的熱量：由QQ，代入數(shù)據(jù)，解得I5 A，即此交變電流的有效值II5 A.答案答案5 A4.如圖9所示，單匝矩形閉合導(dǎo)線框abc