高中物理第二章交變電流2描述交流電的物理量省公開課一等獎新課獲獎課件

2

描述交流電物理量第二章交變電流1/261.掌握交變電流周期、頻率、線圈轉動角速度三者間關系.2.了解交變電流有效值含義，會進行有效值相關計算.3.知道正弦式交變電流有效值與峰值關系及在生活中應用.目標定位2/26二、峰值和有效值三、交變電流“四值”欄目索引一、周期和頻率對點檢測自查自糾3/26一、周期和頻率知識梳理1.周期(T)：交變電流完成

所需時間，用T表示，單位是秒.2.頻率(f)：交變電流在

內(nèi)完成

次數(shù)，用

表示，單位是赫茲，符號是

.3.T、f、ω三者之間關系4.(1)我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活所用交變電流，周期是0.02s，頻率是

Hz，電流方向每秒改變

次.(2)打點計時器接交變電流，f＝50Hz，T＝0.02s，所以每隔

s打一次點.答案一次周期性改變周期性改變501sfHz1000.022πf4/26典例精析例1如圖1所表示，圖線a是線圈在勻強磁場中勻速轉動時所產(chǎn)生正弦式交變電流圖像，當調(diào)整線圈轉速后，所產(chǎn)生正弦式交變電流圖像如圖線b所表示，以下關于這兩個正弦式交變電流說法正確是(

)A.線圈先后兩次周期之比為2∶3B.線圈先后兩次轉速之比為2∶3C.交變電流a瞬時值為u＝10sin(5πt)V返回解析答案總結提升圖15/26解析由u－t圖像知：Ta∶Tb＝2∶3，故兩次轉速之比為3∶2，選項A正確，B錯誤；對交變電流a：Um＝10V，Ta＝0.4s，則ωa＝5πrad/s，故u＝Umsin(ωat)V＝10sin(5πt)V，選項C正確；由Em＝nBSω，且ωa∶ωb＝Tb∶Ta＝3∶2知，答案ACD總結提升6/26總結提升(1)由圖像可直接取得信息有：①該交變電流最大值、周期；②任意時刻交變電流數(shù)值.(2)掌握角速度ω、周期T、轉速n關系.返回7/26二、峰值和有效值知識梳理1.峰值：交變電流電壓、電流所能到達

數(shù)值.(1)表示式：Em＝nBSω.(2)應用：電容器所能承受電壓應

(選填“高于”或“低于”)交流電壓峰值，不然電容器就可能被擊穿.2.有效值：讓交流和恒定電流分別經(jīng)過

電阻，假如在

時間內(nèi)，它們產(chǎn)生熱量

，而這個恒定電流是I、電壓是U，我們就把I、U叫做這個交流有效值.(1)正弦式交變電流有效值和最大值關系：高于大小相同相同最大答案相等8/26(2)應用：電氣設備銘牌上標注額定電壓、額定電流都是

.交流電壓表和交流電流表測量也是

.(3)計算：①對于正弦式交變電流，可先依據(jù)Em＝nBSω求出最大值，然后依據(jù)E＝

求出其有效值.②當電流是非正弦式交變電流時，必須依據(jù)有效值定義求解.先計算交變電流在一個周期內(nèi)產(chǎn)生熱量Q，再將熱量Q用對應物理量有效值表示Q＝I2RT或Q＝

T，最終代入數(shù)據(jù)求解有效值.答案有效值有效值9/26【深度思索】(1)交變電流有效值是依據(jù)什么定義？定義中包含三個“相同”詳細指是什么？答案交變電流有效值是依據(jù)電流熱效應來定義；定義中應尤其注意三個“相同”，即相同電阻、相同時間、相同熱量.答案(2)交變電流有效值是否等于其在一段時間內(nèi)平均值？答案不是，有效值是依據(jù)電流熱效應定義，不一樣于平均值.比如，線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場軸轉動一周時，其平均值為零，但有效值不為零.10/26典例精析例2經(jīng)過一阻值R＝100Ω電阻交變電流如圖2所表示，其周期為1s.電阻兩端電壓有效值為(

)解析答案B圖2總結提升解析依據(jù)電流熱效應先計算電流有效值.11/26總結提升對于非正弦式交變電流有效值，應按有效值定義計算，計算時要緊緊圍繞電流經(jīng)過電阻產(chǎn)生熱量進行計算，計算時間普通取一個周期，半周期對稱可取半周期.12/26返回解析答案針對訓練如圖3所表示交變電流由正弦式交變電流二分之一和反向脈沖電流組合而成，則這種交變電流有效值為(

)圖3C總結提升13/26返回總結提升(1)若一個交變電流存在幾個形式，可在一個周期內(nèi)分段求出產(chǎn)生熱量，求其和.(2)若圖像是正弦(或余弦)式交變電流，其中

和

周期部分可直接應用正弦式交變電流有效值與最大值間關系

求解.14/26三、交變電流“四值”知識梳理

物理含義主要關系適用情況瞬時值交變電流某一時刻值e＝Emsinωti＝Imsinωt計算線圈某一時刻受力情況最大值最大瞬時值Em＝nBSω

Im＝確定用電器耐壓值15/26有效值跟交變電流熱效應等效恒定電流值E＝U＝I＝(正弦式交變電流)(1)計算與電流熱效應相關量(如功率、熱量)(2)交流電表測量值(3)電氣設備標注額定電壓、額定電流(4)保險絲熔斷電流平均值

計算經(jīng)過電路橫截面電荷量16/26典例精析例3如圖4所表示是某種正弦式交流電壓波形圖，由圖可確定該電壓(

)A.周期是0.01sB.最大值是311VC.有效值約是220VD.瞬時值表示式為u＝220sin(100πt)V解析由交流電壓圖像知，周期是0.02s，A項錯；最大值是311V，B項正確；有效值約是220V，C項正確；瞬時值表示式為u＝311sin(100πt)V，D項錯誤.解析答案BC圖417/26例4如圖5所表示，矩形線圈abcd在磁感應強度B＝2T勻強磁場中繞軸OO′以角速度ω＝10πrad/s勻速轉動，線圈共10匝，電阻r＝5Ω，ab＝0.3m，bc＝0.6m，負載電阻R＝45Ω.(1)寫出從圖示位置開始計時線圈中感應電動勢瞬時值表示式.解析電動勢最大值為Emax＝nBSω＝10×2×0.3×0.6×10πV＝113.04V圖5答案e＝113.04cos(10πt)V

解析答案因為從線圈平面經(jīng)過與磁感線平行位置開始計時，交變電流為最大值，故瞬時值表示式e＝Emax·cosωt＝113.04cos(10πt)V.18/26(2)求電阻R在0.05s內(nèi)產(chǎn)生熱量.(保留兩位有效數(shù)字)(3)求0.05s內(nèi)流過電阻R上電荷量(設線圈從垂直中性面開始轉動).答案0.072C答案5.76J解析答案所以0.05s內(nèi)R上產(chǎn)生熱量Q＝I2Rt＝5.76J.總結提升返回19/26總結提升求解熱量與電荷量思緒：(1)求解熱量用有效值，按以下思緒.返回20/26對點檢測自查自糾1234解析答案1．(描述交變電流物理量)(多項選擇)以下說法正確是(

)A．使用交流電電器設備所標示額定電壓、額定電流數(shù)值均為最

大值B．用交流電流表和電壓表測得數(shù)值是有效值C．照明電路電壓為220V指是有效值D．全部交變電流有效值和最大值之間存在于E＝，U＝和

I＝關系21/261234解析本題考查交變電流有效值和最大值關系．各種使用交流電用電器銘牌上所標數(shù)值均為有效值，故A項錯誤；交流電表測量值為有效值，故B項正確；照明電路電壓為220V是有效值，故C正確；E＝，U＝，I＝是正弦交變電流有效值和最大值關系，故D項錯誤．答案

B22/262.(交變電流有效值計算)如圖6所表示是一交變電流隨時間改變圖像，求此交變電流有效值.1234解析答案圖6解析設該交變電流有效值為I，讓該交變電流和直流電分別經(jīng)過同一電阻(阻值為R)，在一個周期(T＝0.2s)內(nèi)，該交變電流產(chǎn)生熱量：在一個周期內(nèi)直流電經(jīng)過該電阻產(chǎn)生熱量Q＝I2RT由Q＝Q′，代入數(shù)據(jù)，解得I＝5A.答案5A23/2612343.(交變電流有效值應用)一個小型電熱器若接在輸出電壓為10V直流電源上，消耗電功率為P；若把它接在某個正弦交流電源上，其消耗電功率為.假如電熱器電阻不變，則此交流電源輸出電壓最大值為(

)解析答案C