選修3-2描述交變電流的物理量PPT課件

1、1,5.2 描述交流電的物理量,2,閱讀教材3536頁，完成以下內(nèi)容： （1）什么叫交變電流的周期？ （2）什么叫交變電流的頻率？ （3）周期、頻率、角速度的關(guān)系是什么？ （4）我國使用的交變電流的周期和頻率各是多大,學(xué)習(xí)任務(wù)1,3,1、 周期,2、頻率,交變電流完成一次周期性變化所需的時間,交變電流1秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù),3、關(guān)系,符號是T 、單位為秒（S,符號是f 、 單位為赫茲 （Hz,一、描述交變電流變化快慢的物理量,4,1、我國生產(chǎn)和生活用交流電的周期T=_s，頻率f= _Hz，角速度=_rad/s，在1s內(nèi)電流的方向變化_次,0.02,50,100,100,針對訓(xùn)練,特別說明,

2、轉(zhuǎn)速n的單位要換算成：（轉(zhuǎn)每秒,5,閱讀教材35頁，完成以下內(nèi)容： （1）什么叫交變電流的峰值（最大值）？ （2）交變電流的有效值是如何定義的 ,學(xué)習(xí)任務(wù)2,6,交變電流的峰值（Em，Im，Um,0.02,0.01,二、峰值和有效值,1、峰值：電流或電壓所能達(dá)到的最大值,7,應(yīng)用實例： 電容器的耐壓值（也稱擊穿電壓）要高于交流電的峰值，否則電容器可能被擊穿,例如將e=400sin314t加在電容器兩端，那么電容器的耐壓值不得低于,8,電容器的耐壓值 （擊穿電壓,9,有效值,四值”之二,10,2、有效值,1）定義,根據(jù)電流的熱效應(yīng)來規(guī)定，讓交流和恒定電流分別通過大小相同電阻，如果在交流的一個周期

3、內(nèi)它們產(chǎn)生的熱量相等，而這個恒定電流是I、電壓是U，我們就把這I、U叫做這個交流的有效值,11,2.對交變電流有效值的理解 交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)(電流通過電阻生熱)進(jìn)行定義的，所以進(jìn)行有效值計算時，要緊扣電流通過電阻生熱(或熱功率)進(jìn)行計算注意“三同”：即“相同電阻”，“相同時間”內(nèi)產(chǎn)生“相同熱量”計算時“相同時間”要取周期的整數(shù)倍，一般取一個周期 注意：在交流電路中，電壓表、電流表等電工儀表的示數(shù)均為交變電流的有效值在沒有具體說明的情況下，所給出的交變電流的電壓、電流指的是有效值,12,你懂了嗎,試一試： 見課本P35 “思考討論” （小組討論,13,14,你真的懂了嗎,再獨立

4、試一試： 見學(xué)案 “針對訓(xùn)練2” “課后作業(yè)B” 第3題,答案“D,答案“B,15,B層3題）：如圖表示一交流的電流隨時間變化的圖像,求該電流的有效值,16,解,17,4.正弦交流電的有效值與最大值的關(guān)系,最大值為有效值的倍,18,解：有效值為,1、 我國市電用的交變電流為e=311sin100t,求這種交變電流的有效值,最大值除以 倍求有效值的方法只適用于求正弦或余弦交變電流的有效值,19,說明,1、以上關(guān)系式只適用于正弦或余弦交 流電,2、交流用電器的額定電壓和額定電流 指的是有效值,3、交流電流表和交流電壓表的讀數(shù)是 有效值,4、對于交流電若沒有特殊說明的均指 有效值,20,平均值,2、

5、求通過某導(dǎo)體截面的電量一定要用平均值,注意：峰值（最大值）、有效值、 平均值在應(yīng)用上的區(qū)別,1、在求交流電的功、功率或電熱時必須用交流電的有效值,電量,21,課堂小結(jié),2、 峰值（最大值）：表示交流電流的強(qiáng)弱或電壓的高低,1、周期和頻率,3、有效值,1） 根據(jù)電流的熱效應(yīng)來規(guī)定,2）正弦交變電流的最大值是有效值的 倍,3)注意： A、對于交流若沒有特殊說明的均指有效值,D、求通過某導(dǎo)體橫截面的電量一定要用交變電流的平均值,C、求交變電流的功、功率和電熱時必須用交變電流的有效值,B、電容器的耐壓值要高于交變電流的峰值,22,2、瞬時值： e 、i 、u,23,高頻考點例析,一個電阻為r、邊長為L

6、的正方形線圈abcd共n匝，線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感線的軸OO以如圖1013所示的角速度勻速轉(zhuǎn)動，外電路電阻為R,題型一 正確應(yīng)用交變電流的“四值,例1,圖1013,24,高頻考點例析,1)在圖中標(biāo)出此刻線圈感應(yīng)電流的方向； (2)線圈轉(zhuǎn)動過程中感應(yīng)電動勢的最大值有多大？ (3)線圈平面與磁感線夾角為60時的感應(yīng)電動勢多大？ (4)設(shè)發(fā)電機(jī)由柴油機(jī)帶動，其他能量損失不計，線圈轉(zhuǎn)一周，柴油機(jī)做多少功？ (5)從圖示位置開始，線圈轉(zhuǎn)過60的過程中通過R的電荷量是多少,25,高頻考點例析,解析】(1)電流方向dcba(圖略) (2)根據(jù)EBlv得EmnBSnBL2. (3)線圈平

7、面與B成60時的瞬時感應(yīng)電動勢,26,高頻考點例析,27,高頻考點例析,28,高頻考點例析,規(guī)律總結(jié)】(1)求線圈在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的正弦交流電的電動勢的最大值Em時，可用公式EmnBS求解，此時要注意別忘記線圈的匝數(shù)n,29,3.有效值 定義,根據(jù)電流的熱效應(yīng)來規(guī)定，讓交流與直流分別通過相同的電阻，如果在交流的一個周期內(nèi)它們產(chǎn)生的熱量相等，就把這個直流的數(shù)值叫做這個交流的有效值,4.正弦交流電的有效值與最大值的關(guān)系,E、U、I,有效值,30,31,32,33,34,35,36,典例1】（2010石家莊高二 檢測）如圖所示為一交變電流的 圖象，則該交變電流的有效值為 多大,37,思路點撥】

8、解答本題可按以下流程進(jìn)行分析,38,標(biāo)準(zhǔn)解答】令該交變電流通過一電阻R,它在前半周 期 內(nèi)通過該電阻產(chǎn)生的熱量 它在后半周期 內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q2=I02R = 故在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q交=Q1+Q2= I02RT. 設(shè)某一恒定電流I在相同的時間T內(nèi)通過該電阻產(chǎn)生的熱量為I2RT，由有效值的定義知： I02RT=I2RT，得I= I0. 答案： I0,39,40,變式訓(xùn)練】如圖表示一交變電 流隨時間變化的圖象，從t=0時 刻開始，每半個周期時間內(nèi)的圖 象均為正弦曲線，求此交變電流 的有效值,41,解析】此題所給交流電正負(fù)半周的最大值不相同， 許多同學(xué)對交流電有效值的意義理解不深，只知道機(jī) 械地套

9、用正弦交流電的最大值是有效值 倍的關(guān)系，直接得出有效值，而對此題，由于正、負(fù)半周最大值 不同，就無從下手，應(yīng)該注意到在一個周期內(nèi)前半周 期和后半周期的有效值是可求的，同樣根據(jù)有效值定 義的“三同原則”，選擇一個周期的時間，利用在相,42,同時間內(nèi)通過相同的電阻所產(chǎn)生的熱量相同，從焦耳定 律求得，I2RT=I12R +I22R 其中 解得I= A. 答案： A,43,44,45,46,47,典例2】（2010廣東高考） 圖是某種正弦式交變電壓的波 形圖，由圖可確定該電壓的 A.周期是0.01 s B.最大值是311 V C.有效值是220 V D.表達(dá)式為U=220 sin100t(V,48,思

10、路點撥】解答本題時可按以下思路分析,49,標(biāo)準(zhǔn)解答】選B、C.由圖知：最大值Um=311 V，且為 正弦交流電，有效值U= =220 V，周期T=0.02 s， 表達(dá)式U=311sin100t(V)，B、C選項正確,50,變式訓(xùn)練】如圖所示，線圈abcd的 面積是0.05 m2，共100匝，線圈電阻 為1 ，外接電阻R=9 ，勻強(qiáng)磁場 的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B= T，當(dāng)線圈以 300 r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動時，求： （1）轉(zhuǎn)動中感應(yīng)電動勢的最大值和有效值. （2）電路中交流電壓表和電流表的示數(shù). （3）線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過90的過程中通過電阻R的電量,51,解析】（1）Em=NBS=100 0.052

11、 V =50 V E= V35.4 V （2）電流表示數(shù)： 3.54 A 電壓表示數(shù)：U=IR=3.549 V=31.86 V （3）從圖示位置轉(zhuǎn)過90的過程中， 又因為 所以 答案：（1）50 V 35.4 V （2）31.86 V 3.54 A （3）0.16 C,52,1.（2010銅陵高二檢測）如圖是一個正弦式交變電流的圖象，下列說法正確的是(,課堂達(dá)標(biāo),53,A.周期是0.2 s,電流的峰值是10 A B.周期是0.15 s,電流的峰值是10 A C.頻率是5 Hz,電流的有效值是10 A D.頻率是0.2 Hz,電流的有效值是7.07 A 【解析】選A.由圖象可知T=0.2 s,I

12、m=10 A,故頻率 A正確,B、C、D錯誤,54,2.（2009福建高考）一臺小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖象如圖甲所示.已知發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為5.0 ，現(xiàn)外接一只電阻為95.0 的燈泡，如圖乙所示，則(,55,A.電壓表V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(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為24.2 J,56,解析】選D.由題圖甲知Em=220 V，則電源電動勢 有效值 V表示數(shù)亦即路端電壓有效值U=IR=2.295 V=209 V， A錯；線框每轉(zhuǎn)一圈，電流方向改變兩次，故每秒鐘電 流方向改變 次=100次，B錯；

13、由P燈=UI 得：P燈=2092.2 W=459.8 W,C錯；由Q=I2rt得：Qr=2.22512 J=24.2 J，D正確,57,3.（2010湛江高二檢測）家用電子調(diào)光燈的調(diào)光原理是用電子線路將輸入的正弦交流電壓的波形截去一部分來實現(xiàn)的，由截去部分的多少來調(diào)節(jié)電壓，從而實現(xiàn)燈光的可調(diào)，比過去用變壓器調(diào)壓方便且體積較小，某電子調(diào)光燈經(jīng)調(diào)整后的電壓波形如圖所示，若用多用電表測燈泡兩端的電壓，多用電表示數(shù)為(,58,A. Um B. Um C. Um D. Um 【解析】選C.多用電表測得的電壓值為有效值，根據(jù) 電流的熱效應(yīng) 得U有= Um，所以C正確,59,4.（2009天津高考）如圖所示

14、， 單匝矩形閉合導(dǎo)線框abcd全部處于 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場中， 線框面積為S，電阻為R.線框繞與cd 邊重合的豎直固定轉(zhuǎn)軸以角速度勻 速轉(zhuǎn)動，線框中感應(yīng)電流的有效值I=_.線框從中性 面開始轉(zhuǎn)過 的過程中，通過導(dǎo)線橫截面的電荷量q=_,60,解析】電動勢最大值Em=BS.有效值 由閉合電路歐姆定律可得 電量 答案,61,1.某交變電流的方向在1 s內(nèi)改變100次，則其周期T 和頻率f分別為( ) A.T=0.01 s B.T=0.02 s C.f=100 Hz D.f=50 Hz 【解析】選B、D.由于正弦式交變電流每周期內(nèi)方向 改變兩次，所以其頻率為50 Hz,由 得T=0.02

15、s,課下訓(xùn)練,62,2.小型交流發(fā)電機(jī)中，矩形 金屬線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速 轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與 時間呈正弦函數(shù)關(guān)系，如圖 所示.此線圈與一個R=10 的電阻構(gòu)成閉合電路，不計電路的其他電阻，下列說法正確的是( ) A.交變電流的周期為0.125 s B.交變電流的頻率為8 Hz C.交變電流的有效值為 A D.交變電流的最大值為4 A,63,解析】選C.由題圖可直接獲取的信息是：交變電 流的周期是0.250 s，A錯；感應(yīng)電動勢的最大值為 20 V，線圈中產(chǎn)生的交變電流為正弦交變電流.從 而可推出：交變電流的頻率 B錯；交變電流的最大值 D錯； 交變電流的有效值 所以正確選項 為C,64,

16、3.下面關(guān)于交變電流的說法中正確的是( ) A.交流電器設(shè)備上所標(biāo)的電壓值和電流值是交變電流的峰值 B.通常說的動力供電線路電壓為380 V，指的是最大值 C.給定的交流數(shù)值，在沒有特別說明的情況下都是指有效值 D.跟交變電流有相同的熱效應(yīng)的直流數(shù)值是交變電流的有效值,65,解析】選C、D.交流電器設(shè)備上所標(biāo)的電壓值和電流值是有效值，通常說的動力供電線路電壓為380 V是有效值，故A、B錯誤，C正確.有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)定義的，D正確,66,4.下列提到的交流電，哪一個不是指有效值( ) A.交流電壓表讀數(shù) B.保險絲熔斷電流 C.電容器擊穿電壓 D.220 V交流電壓 【解析】選C.交流

17、電壓表的讀數(shù)、保險絲熔斷電流以及220 V交流電壓均是指有效值，而電容器擊穿電壓為交流電的峰值，也就是最大值.故選C,67,5.（5分）某國家市電的交流電圖象如圖所示，則有關(guān)此交流電的下列說法中正確的是( ) A.此交流電的周期為 s B.此交流電的頻率是120 Hz C.此交流電電壓最大值為220 V D.此交流電電壓的有效值為110 V,課下訓(xùn)練,68,解析】選C.從圖象可以看出周期為 s，頻率為 60 Hz，A、B錯；最大值為220 V，有效值為 V=220 V,C對，D錯,69,6.（5分）一盞燈額定電壓為220 V，當(dāng)將它接入峰值為311 V的正弦式交變電壓上時，這盞燈( ) A.將

18、不亮 B.燈絲被燒壞 C.正常發(fā)光 D.只能暗淡發(fā)光 【解析】選C.額定電壓220 V是指有效值，對應(yīng)最大值為311 V，故燈泡接入峰值為311 V的正弦式交變電壓上能正常發(fā)光，選C,70,7.（5分）標(biāo)有“250 V 0.5 F”字樣的電容器能接入下面哪個電路中使用( ) A.220sin100t(V) B.220 V照明電路中 C.380sin100t(V) D.380 V動力電路中,71,解析】選A.本題考查交流電的最大值,從該電容器的銘牌知,它的耐壓值為250 V,也就是它允許加的最大電壓為250 V.對于220 V的照明電路,220 V是指該電路的有效值,它的最大值為311 V,超出

19、了電容器的耐壓值,而C、D中兩電壓也遠(yuǎn)超過了電容器的耐壓值，故正確答案為A,72,8.(2010南開區(qū)高二檢測)（5分）在阻值為70 的電 阻中通以正弦交流電，測得在10 min內(nèi)放出熱量為 2.1104 J，則此交流電的峰值電流為( ) A.0.24 A B.0.5 A C.0.707 A D.1 A 【解析】選D.設(shè)電流的有效值為I，由Q=I2Rt得2.1 104 J=I2706010，I2= A,I= A，Im= I=1 A. 故選D,73,9.（10分）兩個完全相同的電熱器，分別通過圖甲、乙所示的最大值相等的方波交變電流、正弦式交變電流，則這兩個電熱器的電功率之比是_,74,解析】題圖

20、甲所示的電流其大小是恒定的，因電流 的方向不影響在電阻上所產(chǎn)生的熱效應(yīng)，可知圖中所 示的電流的有效值I1=Im.正弦交變電流的有效值與峰值 之間有如下關(guān)系 題圖乙所示電流的有效值I2= 電功率P=I2R，R一定，PI2，所以電功率之比P1P2=21. 答案：21,75,思維拓展】 10.（5分）圖甲為電熱毯的電路示意圖.電熱絲接在u=311sin100t V的電源上，電熱毯被加熱到一定溫度后，通過裝置P使輸入電壓變?yōu)閳D乙所示波形，從而進(jìn)入保溫狀態(tài).若電熱絲電阻保持不變，此時交流電壓表的讀數(shù)是(,76,A.110 V B.156 V C.220 V D.311 V,77,解析】選B.交流電壓表測

21、量的是交流電壓的有效值.圖乙所示波形為正弦交變電流在時間軸上方的部分.取一個周期T的時間，根據(jù)有效值的定義有： 所以u= V=156 V.選B,78,11.（5分）如圖所示的電表均為 理想的交流電表，保險絲P的熔 斷電流為2 A，電容器的擊穿電 壓為300 V，若在a、b間加正弦 交流電壓，并適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)R，使P恰好不被熔斷，C恰好不被擊穿，則電流表的讀數(shù)為_ A，電壓表的讀數(shù)為_V,79,解析】電流表測的是通過P的電流，保險絲恰好不 熔斷，所以電流表讀數(shù)為2 A.而電容器與電阻R并聯(lián)， 因而其路端電壓和電阻R兩端電壓相同，也和電壓表兩 端電壓相同，由電容器耐壓知Um=300 V，所以U= =212.1 V. 答案：2 212.1,80,12.如圖所示,單匝線圈在勻強(qiáng)磁場中 繞OO軸從