(通用版)2018-2019版高中物理 第2章 交變電流與發(fā)電機 2.2 怎樣描述交變電流課件 滬科版選修3-2.ppt

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1、2.2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,知道有效值是與熱效應有關的量. 3.掌握正弦式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(nèi)容索引,,知識探究 新知探究 點點落實,達標檢測 當堂檢測 鞏固反饋,知識探究,如圖1所示,這個交變電流的周期是多少?頻率是多少?,一、周期和頻率,答案,圖1,答案周期T0.02 s; 頻率f50 Hz.,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(nèi)

2、完成的次數(shù),用f表示,單位是赫茲,符號是 . 3.轉速(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.,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,1 s,周期性變化,Hz,0.02,50,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(chǎn)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 Hz B.1 s內(nèi)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(nèi)線圈轉5圈,,答案,,解析,,圖2,,在t0.1 s時,e0,所以線

3、圈平面與磁場方向垂直,故C錯.,二、最大值和有效值,答案,1.圖3是通過一個R1 的電阻的電流i隨時間t變化的圖像.這個電流不是恒定電流.,圖3,(1)試計算1 s內(nèi)電阻R中產(chǎn)生的熱量.,答案,(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(nèi)產(chǎn)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u6 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?,,要點總結 1.最大值:交變電流在一個周期內(nèi)所能達到的 數(shù)值.它是所有瞬時值中的 值. (1)當線圈平面跟磁感線平行時,感應電動

4、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(nèi)它們產(chǎn)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、“相同時間”內(nèi)、產(chǎn)生“相同 ”.,最大,最大,nBS,耐壓,大小相同,相同時間,熱量,電阻,熱量,3.正弦式交變電流的有效值I、U與最大值Imax、Umax的關系:I_____、U______. 注意:非正弦式交變電流的有效值只能根據(jù)電流的熱效應計算. 4.有效值的應用 (1)計算與電流熱效應有關

5、的量(如功率、熱量)要用 . (2)交流電表的測量值,電氣設備標注的額定電壓、額定電流,通常提到的交流電的數(shù)值均指 值.,有效值,有效,例2通過一阻值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,,,答案,解析,圖4,,例3如圖5所示,矩形線圈面積為S,匝數(shù)為N,線圈電阻為r,在磁感應強度為B的勻強磁場中繞垂直磁場方向的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;,答案,解析,圖5,,,答案,解析,(2)電阻R上所產(chǎn)生的熱量Q.,如圖6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

6、寫出其函數(shù)表達式.,三、用數(shù)學方法描述交流電,,圖6,答案,要點總結 1.正弦交流電的圖像 如圖7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. 2.正弦交流電的瞬時值表達式 電動勢:e; 電壓:u ; 電流:i .,,,圖7,最大,周期,Emaxsin t,Umaxsin t,Imaxsin t,例4一正弦交流電的電壓隨時間變化的規(guī)律如圖8所示,由圖可知,,,A.該交流電的電壓的有效值為100 V B.該交流電的頻率為25 Hz C.該交流電壓瞬時值的表達式為u100sin 25t V D.并聯(lián)在該電壓兩端的電壓表示數(shù)隨時間周期性變化,圖

7、8,答案,,解析,解析根據(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,1.(對交變電流物理量的認識)(多選)下列關于交流電的說法中正確的是 A.交流電器設備上所標的電壓和電流值是交流電的最大值 B.用交流電流表和電壓表測定的讀數(shù)值是交流電的瞬時值 C.給定的交流數(shù)值,在沒有特別說明的情況下是指有效值 D.跟交變電流有相同有相同的熱效應的直流電的數(shù)值是交流電的有效值,答案,1,2,3,4,,,解析

8、對于交變電流,在沒有特別說明的情況下指有效值,交流電流表和電壓表的讀數(shù)值是交流電的有效值,交流電器的銘牌上所標的電壓和電流值也是有效值,A、B錯誤,C、D正確.,解析,2.(有效值的應用)一臺小型發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖像如圖9甲所示.已知發(fā)電機線圈內(nèi)阻為5 ,外接一只電阻為95 的燈泡,如圖乙所示,則,答案,1,2,3,4,,A.電壓表 的示數(shù)為220 V B.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 W D.發(fā)電機線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為24.2 J,,解析,圖9,,由題圖甲知T0.02 s,一個周期內(nèi)電流方向變化兩次,可知1 s內(nèi)電流方向變化1

9、00次,B錯誤;,1,2,3,4,3.(交變電流有效值的計算)如圖10所示是一交變電流隨時間變化的圖像,求此交變電流的有效值.,答案,1,2,3,4,解析,答案5 A,圖10,1,2,3,4,解析設該交變電流的有效值為I,讓該交變電流和直流電分別通過同一電阻(阻值為R),在一個周期(T0.2 s)內(nèi),該交變電流產(chǎn)生的熱量:QI21Rt1I22Rt2 在一個周期內(nèi)直流電通過該電阻產(chǎn)生的熱量 QI2RT 由QQ,代入數(shù)據(jù),解得I5 A.,1,2,3,4,,4.(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11所示,那么該交流發(fā)電機,,圖11,A.電動勢的最大值為 V B.電動勢的有效值為9 V C.交流發(fā)電機線圈通過中性面時電動勢的瞬時值為10 V D.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,1,2,3,4,,,

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