河北省滄州市頤和中學(xué)高二物理 交變電流1導(dǎo)學(xué)案

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1、 課題 交變電流 課型 學(xué)習(xí)目標(biāo)】 【學(xué)習(xí)重難點(diǎn)】 1、重點(diǎn):有效值和最大值 2、難點(diǎn):有關(guān)計(jì)算有效值的問(wèn)題 【自主學(xué)習(xí)】 復(fù)習(xí) 1.正弦式電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為_(kāi)_______,峰值Em=________. 2.焦耳定律的表達(dá)式為_(kāi)_______. 一、最大值 1.定義:交變電流在一個(gè)周期內(nèi)所能達(dá)到的 稱為最大值或峰值,用符號(hào)Um、Im表示. 2.最大值所處位置:當(dāng)線圈平面與磁感線 時(shí),交流電動(dòng)勢(shì)或電流處于最大值. 3.大?。篍m= ,Im=,Um= . 說(shuō)明:電容器上所標(biāo)

2、明的電壓為電壓的 值,超過(guò)該值,電容器可能被擊穿. 二、有效值 1.定義:交流的有效值是根據(jù)電流的 來(lái)規(guī)定的,讓交流和直流通過(guò)相同阻值的電阻,如果它們?cè)谙嗤瑫r(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等,就把這一直流的數(shù)值叫做這一交流的有效值.電壓有效值的符號(hào)用U表示,電流有效值符號(hào)用I表示,電動(dòng)勢(shì)有效值符號(hào)用E表示. 2.正弦交變電流有效值和最大值之間關(guān)系是: E= U= I= 說(shuō)明:(1)在交變電路中交流電流表、交流電壓表的示數(shù)為交流的 值. (2)用電器的額定電壓、額定電流均指交流的有效值,即交流功率計(jì)算:P=U·I中的I、U為 值. (3)用電器銘牌

3、上標(biāo)的值為 值. (4)敘述中沒(méi)有特別加以說(shuō)明的交流的值為 值. 注意:正弦交變電流的有效值和最大值之間的關(guān)系僅適用于正弦交變電流或余弦式電流.對(duì)非正余弦交變電流的有效值應(yīng)按定義計(jì)算. 三、平均值 定義:交流的平均值是交流圖象中波形與橫軸(t軸)所圍成面積跟時(shí)間的比值,其數(shù)值可以用 計(jì)算.對(duì)正弦交變電流在一個(gè)周期內(nèi)的平均值為 . 說(shuō)明:在計(jì)算交流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量和電動(dòng)率以及確定保險(xiǎn)絲的熔斷電流時(shí),只能用交流的 值.計(jì)算通過(guò)導(dǎo)體的 時(shí),只能用交流的 值,在考慮電容器的耐壓值時(shí),則應(yīng)根據(jù)交流的

4、 值. 四、周期和頻率 定義:周期(T)是指交變電流完成一次 變化所需的時(shí)間,單位是秒. 周期越大,交變電流變化越 ,在一個(gè)周期內(nèi)交變電流的方向變化 次. 頻率(f)是交變電流在1 s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù),單位是赫茲,符號(hào)是Hz.頻率越大交變電流變化越 f= 說(shuō)明:(1)我國(guó)用正弦交變電流的周期是 s,頻率是 Hz,在每秒鐘內(nèi)電流方向變化 次. (2)正弦式電流的周期和頻率的決定因素是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω. T=,f== 【疑難辨析】 1.最大值 (1)交流電在一個(gè)周期內(nèi)所能達(dá)到的最

5、大數(shù)值稱為最大值.如Em、Um、Im分別表示交流的電動(dòng)勢(shì)及電壓的高低和電流的強(qiáng)弱. (2)它反映了瞬時(shí)值大小的變化范圍.交變電流在某一時(shí)刻的值稱瞬時(shí)值,如e、u、i等,反映了交變電流在不同時(shí)刻的大小和方向.在不同時(shí)刻,瞬時(shí)值的大小和方向一般不同,計(jì)算交流電路中與交變電流在某一時(shí)刻有關(guān)的問(wèn)題用瞬時(shí)值.對(duì)正弦式電流,當(dāng)線圈平面與磁感線平行時(shí),電動(dòng)勢(shì)有最大值Em=NBSω,瞬時(shí)值與最大值的關(guān)系為:-Em≤e≤Em. (3)最大值在實(shí)際中有重要意義.如把電容器(還有晶體二極管)接入交流電路中,就需要知道交流電壓的最大值.因?yàn)樗秒娙萜鳎ɑ蚓w二極管等)所能承受的電壓(稱耐壓值)必須要高于交流電壓的

6、最大值,否則電容器(或晶體二極管等)就可能被擊穿(變?yōu)橐欢螌?dǎo)體). 2.有效值 (1)定義:讓交變電流和直流電流通過(guò)同樣阻值的電阻,如果在相同時(shí)間里,它們產(chǎn)生的熱量相等,這一交變電流的電流(或電壓)的有效值就跟這個(gè)直流電的電流(或電壓)相等. (2)正弦式電流的有效值和最大值的關(guān)系 I==0.707Im u==0.707Um. 提醒:①不是正弦或余弦規(guī)律變化的無(wú)此關(guān)系. ②各種使用交變電流的電器設(shè)備上所標(biāo)的額定電壓和額定電流的數(shù)值,一般交流電流表和交流電壓表測(cè)量的數(shù)值,均指有效值. ③對(duì)于交變電流的數(shù)值,凡無(wú)特別說(shuō)明的,均指有效值. (3)有效值和平均值的區(qū)別 ①交流的有效

7、值是根據(jù)熱效應(yīng)規(guī)定的;交流的平均值是交流圖象中波形對(duì)橫軸(t軸)所圍的面積跟時(shí)間的比值,有時(shí)也可用=n·ΔΦ/Δt求解. ②在計(jì)算交流電通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量、熱功率時(shí),只能用交流的有效值,而不能用平均值;在計(jì)算通過(guò)導(dǎo)體的電荷量時(shí),只能用交流的平均值,而不能用有效值. 【例題解析】 [例1]如圖所示為一交變電流的電流隨時(shí)間變化的圖象,此交變電流的有效值為 A.5 A B.5 A C.3.5 A D.3.5 A 解題方法:有效值計(jì)算 交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來(lái)計(jì)算的,其常用計(jì)算式為Q交=Q直.高中階段要求會(huì)計(jì)算有效值的交變電流圖象有兩種. 其一:正弦式電流, 其二:方波形(或脈沖)交變電流 [例2]如圖17-2-4所示,矩形線圈面積為S,匝數(shù)為N,線圈電阻為r,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO′軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),外電路電阻為R.當(dāng)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中,求 (1)通過(guò)電阻R的電量q; (2)電阻R上所產(chǎn)生的焦耳熱Q. [例1]B[例2]q=·Δt=

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