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2.2如何描述交變電流第1頁課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo):1.理解什么是交變電流最大值和有效值,懂得它們之間關(guān)系.2.理解交變電流周期、頻率以及它們之間關(guān)系.懂得我國生產(chǎn)和生活用電周期(頻率)大?。?.能應(yīng)用數(shù)學(xué)工具描述和分析處理物理問題.4.掌握交流電有效值計(jì)算辦法.重點(diǎn)難點(diǎn):1.交變電流最大值、有效值、電功率理解及應(yīng)用.2.非正弦交變電流有效值計(jì)算.第2頁
關(guān)鍵重點(diǎn)突破課堂互動(dòng)講練課前自主學(xué)案知能優(yōu)化訓(xùn)練2.2第3頁課前自主學(xué)案一、用哪些物理量描述交變電流1.周期和頻率(1)周期T:交變電流完成一次周期性變化所需要_______.用T表達(dá),單位:______.(2)頻率:交變電流在1s內(nèi)完成周期性變化次數(shù).用f表達(dá),單位:___________.時(shí)間秒(s)赫茲(Hz)第4頁第5頁2.最大值和有效值(1)交變電流電動(dòng)勢、電壓和電流在某一時(shí)刻數(shù)值,叫做交變電流_______值,一般用小寫字母e、u、i表達(dá).交變電流最大值是它在一種周期內(nèi)所能達(dá)成_______數(shù)值,分別用Em、Um、Im表達(dá).也叫做峰值.(2)交變電流有效值是根據(jù)______________來要求,物理學(xué)中要求,讓阻值相等兩個(gè)電阻器分別通以直流電和交流電,假如在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生熱量相等,我們就把這始終流電數(shù)值叫做這個(gè)交流電有效值.瞬時(shí)最大電流熱效應(yīng)第6頁(3)有效值和峰值關(guān)系理論計(jì)算表白,正弦式交變電流有效值與峰值之間有如下關(guān)系:有效值等于其最大值_______.這一關(guān)系只適用于正弦式交變電流.(4)在沒有尤其說明時(shí),一般所說交變電流電壓、電動(dòng)勢都是指有效值,交流電表測量值也是有效值,交流用電設(shè)備銘牌標(biāo)出電壓、電流值也是指有效值.第7頁圖2-2-1第8頁二、如何用數(shù)學(xué)辦法描述交變電流1.用圖像描述正弦交變電流隨時(shí)間變化情況能夠從圖像上表達(dá)出來,圖像描述是交變電流隨時(shí)間變化規(guī)律,它是一條正弦曲線,如圖2-2-2所示.從圖中我們能夠找出正弦交變電流_________和________.最大值周期圖2-2-2第9頁2.用函數(shù)式描述正弦交變電流電動(dòng)勢e、電壓u、電流i隨時(shí)間變化規(guī)律分別為e=Emsinωt,u=__________、i=________、式中ω稱為交變電流_______.UmsinωtImsinωt角頻率第10頁關(guān)鍵重點(diǎn)突破一、交變電流最大值和有效值1.交變電流最大值(Imax、Emax、Umax)交變電流各個(gè)參量一種周期內(nèi)所能達(dá)成最大值,表達(dá)交變電流強(qiáng)弱或電壓高低.實(shí)際中需要考慮,例如:電容器接在交流電路中,需要懂得交變電壓最大值,電容器額定電壓應(yīng)高于交變電壓最大值,不然電容器也許被擊穿.第11頁2.交變電流有效值(I、E、U)是根據(jù)電流熱效應(yīng)來要求讓交流電和直流電通過相同阻值電阻,假如它們在一種周期內(nèi)產(chǎn)生熱量相等,就把這始終流電數(shù)值叫做這一交流電有效值(如圖2-2-3所示).假如Q1=Q2,那么i有效值為I圖2-2-3第12頁第13頁尤其提醒:(1)交流用電設(shè)備上所標(biāo)額定電壓和額定電流是有效值;交流電壓表和交流電流表示數(shù)是有效值;交變電流數(shù)值在無尤其說明時(shí)都是指有效值.(2)交變電流有效值是根據(jù)電流熱效應(yīng)來要求.引入有效值概念便于把處理恒定電流某些辦法拓展到交流電中.(3)計(jì)算交變電流功、功率、熱量等用有效值.第14頁即時(shí)應(yīng)用
(即時(shí)突破,小試牛刀)1.一交變電流波形如圖2-2-4所示,你能利用試驗(yàn)辦法測得該交變電流有效值嗎?圖2-2-4第15頁解析:第16頁可用如圖所示電路測該交變電流有效值.圖中R為兩個(gè)完全相同電熱器,電熱器R上帶有溫度顯示屏,控制R1阻值,當(dāng)兩個(gè)R上溫度相同步讀取電流表示數(shù)I,即為該交變電流有效值.答案:見解析第17頁二、用數(shù)學(xué)辦法描述交變電流1.交流電圖像(1)圖像,如圖2-2-5所示,交流電變化規(guī)律能夠用圖來表達(dá),在直角坐標(biāo)系中,橫軸表達(dá)線圈平面跟中性面夾角(或者表達(dá)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)通過時(shí)間t),縱坐標(biāo)表達(dá)感應(yīng)電動(dòng)勢e(感應(yīng)電流i).第18頁圖2-2-5第19頁(2)圖像分析辦法應(yīng)用注意事項(xiàng).①看清兩軸物理量物理意義,分清是何種圖像.②分析“斜率”“截距”“點(diǎn)”表達(dá)物理意義.③掌握“圖與圖”“圖與式”和“圖與物”間對應(yīng)關(guān)系.2.用函數(shù)式描述交變電流(1)體現(xiàn)式正弦式交變電流電壓u、電流i函數(shù)體現(xiàn)式為u=Umaxsinωt,i=Imaxsinωt其中Umax為交流電壓最大值,Imax為交變電流最大值,ω稱為角頻率,ωt為線圈平面和中性面夾角.第20頁尤其提醒:交流電隨時(shí)間t變化規(guī)律不再是簡單正百分比關(guān)系,因此借助圖像法來分析研究比單純用代數(shù)辦法更簡捷、直觀.第21頁圖2-2-6第22頁答案:50
0.08
50
0.057s第23頁課堂互動(dòng)講練交變電流有效值計(jì)算類型一例1 (2023年銅川高二檢測)圖2-2-7所示為一交變電流隨時(shí)間變化圖像,則此交變電流有效值是多少?圖2-2-7第24頁第25頁第26頁交變電流有效值和平均值應(yīng)用類型二例2
如圖2-2-8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勻強(qiáng)磁場中繞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90°過程中,求:(1)通過電阻R電荷量q;(2)線圈中產(chǎn)生正弦式交變電流最大值是NBSω,則電阻R上所產(chǎn)生焦耳熱Q是多大?第27頁圖2-2-8第28頁第29頁第30頁【辦法總結(jié)】對交變電流要注意其“四值”含義及適用情況.(1)交變電流最大值由線圈匝數(shù)、線圈面積、磁感應(yīng)強(qiáng)度和角速度決定,與線圈形狀、所處位置無關(guān),討論用電器耐壓值時(shí),應(yīng)考慮交變電流最大值;(2)瞬時(shí)值與線圈所處位置有關(guān),是時(shí)刻變化;第31頁(3)有效值主要用于求電功、電熱、電功率、熱功率及確定電壓表、電流表讀數(shù),尤其要注意保險(xiǎn)絲熔斷電流是指交變電流有效值;(4)平均值對應(yīng)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中某一段時(shí)間,計(jì)算電荷量時(shí)必須用平均值.第32頁交變電流圖像應(yīng)用類型三例3 (2023年寶雞高二檢測)一正弦交流電電壓隨時(shí)間變化規(guī)律如圖2-2-9所示.由圖可知()圖2-2-9第33頁第34頁【思緒點(diǎn)撥】根據(jù)u-t圖像中提供最大值、周期利用數(shù)學(xué)關(guān)系分析求解.第35頁【答案】
BD第36頁變
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