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教学案 新人教版选修
13页1、我带领班子成员及全体职工,积极参加县委、政府和农牧局组织的政治理论学习,同时认真学习业务知识,全面提高了自身素质,增强职工工作积极性,杜绝了纪律松散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一、周期和频率导学探究 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1 s内完成多少次周期性变化?图1答案完成一次周期性变化需要0.02 s;在1 s内完成50次周期性变化知识梳理周期、频率及它们之间的关系:(1)周期(T):交变电流完成一次周期性变化所需的时间(2)频率(f):交变电流在1 s内完成周期性变化的次数(3)T或f.即学即用我国电网中交流电的频率为50 Hz,则我国提供市电的发电机转子的转速为_r/min.答案3 000二、峰值和有效值导学探究某交流电压的瞬时值表达式u6sin (100t) V,把标有“6 V2 W”的小灯泡接在此电源上会不会被烧坏?把标有6 V的电容器接在此电源上会不会被击穿?答案小灯
2、泡不会被烧坏,交流电压的瞬时值表达式u6sin (100t) V中6 V是最大值,其有效值为6 V,而标有“6 V2 W”的小灯泡中的6 V是有效值电容器会被击穿知识梳理交变电流的峰值和有效值:(1)峰值:交变电流的电压、电流能达到的最大数值叫峰值,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,UmImR.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值(2)有效值:确定交变电流有效值的依据是电流的热效应让交流与恒定电流通过大小相同的电阻,如果在交流的一个周期内它们产生的热量相同,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:E0.707Em,U0.707Um,I0.707Im.即学即用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()答案(1)(2)(3)(4)一、周期和频率的理解交变电流的周期和
3、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()图2A此交变电流的频率为0.2 HzB1 s内电流方向变化10次Ct0.1 s时,线圈平面与磁场方向平行D1 s内线圈转5圈答案BD解析由图象知T0.2 s,故f Hz5 Hz,即1 s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t0.1 s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3A.I0 B.I0 C.I0 DI0答案C解析由it图象知交变电流的周期T2 s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I
4、2RTIRIR2RIR,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:图4(1)通过电阻R的电荷量q;(2)电阻R上所产生的热量Q.答案(1)(2)解析(1)依题意磁通量的变化量BS,线圈转过90的时间为t,平均感应电动势为n,平均感应电流为,通过电阻R的电荷量为qt.(2)线圈中感应电动势的有效值E和最大值Em的关系是E,电路中电流的有效值为I.电阻R上产生的焦耳热为QI2Rt.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,n.(2)计算通过线圈横截面的电荷量时用电动势的平均值
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