高中物理 第2章 交變電流與發(fā)電機 學案2 怎樣描述交變電流同步備課課件 滬科版選修32

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1、2怎樣描述交變電流第2章交變電流與發(fā)電機目標定位1.掌握交變電流的周期、頻率、線圈轉動角速度三者之間的關系.2.能理解電流的有效值是與熱效應有關的量，而平均值只是簡單意 義的平均.3.掌握交變電流有效值與最大值的關系，會進行有效值的計算.4.掌握交變電流的變化規(guī)律及兩種表示方法.內容索引知識探究達標檢測知識探究1一、周期和頻率一、周期和頻率如圖1所示，這個交變電流的周期是多少？頻率是多少？周期T0.02 s；頻率f50 Hz. 答案圖1要點總結要點總結1.周期(T)：交變電流完成 所需的時間，用T表示，單位是秒.2.頻率(f)：交變電流在 內完成 的次數(shù)，用 表示，單位是赫茲，符號是 .3.轉

2、速(n)：線圈單位時間(1 s或1 min)轉過的圈數(shù)，單位是r/s或r/min.4.各物理量之間的關系：f ， 2f，2n(n的單位為r/s).5.我國電網(wǎng)中交變電流的周期是 s，頻率是 Hz.一次周期性變化Hz0.021sf周期性變化50例例1(多選)矩形金屬線圈共10匝，繞垂直于磁場方向的轉動軸在勻強磁場中勻速轉動，線圈中產生的交流電動勢e隨時間t變化的情況如圖2所示.下列說法中正確的是A.此交變電流的頻率為0.2 HzB.1 s內電流方向變化10次C.t0.1 s時，線圈平面與磁場方向平行D.1 s內線圈轉5圈圖2答案解析典型例題典型例題由圖像知T0.2 s，故 Hz5 Hz，即1 s

3、內完成5個周期，線圈轉5圈，每轉1圈電流方向改變2次，故A錯，B、D對；在t0.1 s時，e0，所以線圈平面與磁場方向垂直，故C錯.二、最大值和有效值二、最大值和有效值1.圖3是通過一個R1 的電阻的電流i隨時間t變化的曲線.這個電流不是恒定電流.(1)怎樣計算1 s內電阻R中產生的熱量？答案圖3(2)如果有一個大小、方向都不變的恒定電流通過這個電阻R，也能在1 s內產生同樣的熱量，這個電流是多大？答案2.某交流電壓瞬時值表達式u sin (100t) V，把標有“6 V,2 W”的小燈泡接在此電源上會不會被燒壞？把標有6 V的電容器接在此電源上會不會被擊穿？答案要點總結要點總結1.最大值：它

4、是所有瞬時值中的最大值.(1)當線圈平面跟磁感線平行時，感應電動勢最大，Em (轉軸垂直于磁感線).(2)電容器接在交流電路中，交流電壓的最大值不能超過電容器的 值.2.有效值：讓交變電流與恒定電流分別通過 的電阻，如果在交變電流的 內它們產生的 相等，我們就把這個恒定電流的電流值I、電壓值U，叫做這個交變電流的有效值.計算時要注意三同：“相同 ”上、“一個周期”內、產生“相同 ”.nBS電阻一個周期熱量大小相同熱量耐壓注意：注意：非正弦式交變電流的有效值只能根據(jù)電流的 計算.4.有效值的應用(1)計算與電流熱效應有關的量(如功率、熱量)要用 值.(2)交流電表的測量值，電氣設備標注的額定電壓

5、、額定電流，通常提到的交流電的數(shù)值均指 值.5.平均值的應用計算通過導體某一截面的電荷量時，只能用交變電流的平均值，即熱效應有效有效例例2一臺小型發(fā)電機產生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖像如圖4甲所示.已知發(fā)電機線圈內阻為5.0 ，外接一只電阻為95.0 的燈泡，如圖乙所示，則 A.電壓表 的示數(shù)為220 VB.電路中的電流方向每秒鐘改變50次C.燈泡實際消耗的功率為484 WD.發(fā)電機線圈內阻每秒鐘產生的焦耳熱為24.2 J答案解析典型例題典型例題圖4例例3如圖5所示的交變電流由正弦式交變電流的一半和反向脈沖電流組合而成，則這種交變電流的有效值為圖5答案解析例例4如圖6所示，矩形線圈面積為S

6、，匝數(shù)為N，線圈電阻為r，在磁感應強度為B的勻強磁場中繞OO軸以角速度勻速轉動，外電路電阻為R.當線圈由圖示位置轉過90的過程中，求：(1)通過電阻R的電荷量q；圖6答案解析(2)電阻R上所產生的熱量Q.答案解析三、用數(shù)學方法描述交流電三、用數(shù)學方法描述交流電如圖7為某交變電流的ut圖像，試指出它的周期、頻率、最大值、有效值，并寫出其函數(shù)表達式.圖7答案要點總結要點總結1.正弦交流電的圖像如圖8所示，從圖像中可直接得到的物理量有：瞬時值、 值和 ；通過計算可以得到有效值、頻率和角頻率.圖8最大周期2.正弦交流電的瞬時值表達式電動勢：e ；電壓：u ；電流：i .Imaxsin tEmaxsin

7、 tUmaxsin t例例5一正弦交流電的電壓隨時間變化的規(guī)律如圖9所示，由圖可知A.該交流電的電壓的有效值為100 VB.該交流電的頻率為25 HzC.該交流電壓瞬時值的表達式為u100sin 25t VD.并聯(lián)在該電壓兩端的電壓表指針不停擺動答案解析典型例題典型例題圖9根據(jù)題圖可知該交變電流電壓的最大值為100 V，周期為4102 s，所以頻率為25 Hz，A錯，B對；而2f50 rad/s，所以u100sin (50t) V，C錯；交流電壓表的示數(shù)為交流電的有效值而不是瞬時值，不隨時間變化，D錯.達標檢測21.(對描述交變電流物理量的認識)如圖10是某種正弦式交流電壓的波形圖，由圖可確定

8、該電壓的 A.周期是0.01 sB.最大值是220 VC.有效值是220 VD.表達式為u220sin (100t) V1234答案解析圖1012341234答案解析3.(非正弦式交變電流有效值的計算)通過一阻值R100 的電阻的交變電流如圖11所示，其周期為1 s.電阻兩端電壓的有效值為 答案解析圖111234A.12 V C.15 V12344.(最大值、有效值、瞬時值、平均值的區(qū)別和應用)交流發(fā)電機線圈電阻r1 ，用電器電阻R9 ，閉合開關后電壓表示數(shù)為9 V，如圖12所示，那么該交流發(fā)電機A.電動勢的峰值為10 VB.電動勢的有效值為9 VC.交流發(fā)電機線圈通過中性面時電 動勢的瞬時值為 VD.交流發(fā)電機線圈自中性面轉過90 的過程中的平均感應電動勢為 V答案解析圖1212341234