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2018-2019学年物理(人教版)选修3-2课件:第五章2描述交变电流的物理量_图文

第五章 交变电流 2 描述交变电流的物理量 学 习 目 标 重 点 难 点 1.知道描述交变电流的物理量有 重点 1.交流电有效值的 哪些,掌握周期、频率、线圈 理解与计算. 转动角速度三者之间的关系. 2.会利用有效值的定义求交流电 的有效值. 难点 2.表征交流电的各 物理量的理解. 一般电流有效值的 计算. 3.会应用正弦式交流电的峰值与 有效值的关系进行有关计算. 知识点一 提炼知识 1.物理意义 周期和频率 交变电流的周期和频率都是描述交变电流变化快慢 的物理量. 2.周期 交变电流完成一次周期性变化所需的时间;用 T 表 示,单位是秒(s). 3.频率 交变电流在 1 s 内完成周期性变化的次数; 用 f 表示, 单位是赫兹(Hz). 4.ω、T、f 的关系 1 2π 1 f ω= T =2πf,T=____或 f=T. 5.我国民用交变电流 周期 T=0.02 s,频率 f=50 Hz,ω=100_π_rad/s, 电流方向每秒改变 100 次. 判断正误 (1)若交变电流是线圈在匀强磁场中匀速转动形成的, 则交 变电流的周期也是线圈做圆周运动的周期.(√) (2)我国提供市电的发电机转子的转速为 3 000 r/min.(√) (3) 交变电流在 1 s 内电流方向变化的次数就是它的频 率.(×) (4)交变电流的周期越大,交变电流的变化就越快.(×) 小试身手 1.(多选)关于交变电流的周期和频率,下列说法正 确的是( ) A.为了描述交变电流的周期性变化引入了周期,而 不是频率 B.周期为 0.02 s 的交变电流,其频率为 50 Hz C.周期和频率是倒数关系 D.频率为 50 Hz 的正弦式交变电流的方向每秒改变 50 次 解析: 周期和频率都是为了描述交变电流的周期性变 化而引入的, 周期是完成一次周期性变化所需的时间, 频 率是在 1 s 内完成周期性变化的次数,所以周期和频率是 倒数关系. 由于正弦式交变电流在每个周期内电流方向改 变 2 次, 所以 50 Hz 的正弦式交变电流每秒内电流方向改 变 100 次. 答案:BC 知识点二 提炼知识 1.峰值 峰值、有效值、相位 (1)定义:交变电流的电流或电压所能达到的最大数值. (2)意义:用来表示电流的强弱或电压的高低. (3)应用:电容器所能承受的电压要高于交流电压的峰 值. 2.有效值 (1)定义:让交变电流和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等,这 个恒定电流的电流、电压,叫作这个交流电的有效值. (2)应用:电气设备铭牌上标注的额定电压、额定电 流都是有效值.交流电压表和交流电流表测量的是有效 值,以后提到的交变电流的数值,若没有特别说明,都 是指有效值. 3.有效值与峰值的关系 对于正弦交变电流,有效值 I、U 与峰值 Im、Um 之 Im Um 2 =0.707I ,U=_____ 2 =0.707Um. 间的关系:I=_____ m 4.相位 (1)相位:是反映交流电任何时刻状态的物理量,在 函数 y=Asin(ωt+φ)中,ωt+φ 称为相位. (2)相位差:两支交流电的相位之差. 判断正误 (1)交变电流的峰值可以用来表示电流的强弱或电压 的高低.(√) (2)交变电流的有效值就是一个周期内的平均值. ( ×) (3)交流电路中,电压表、电流表的测量值都是有效 值.(√) 小试身手 2.(多选)下列关于交流电的说法中正确的是( ) A.交流电器设备上所标的电压值和电流值是交流电 的峰值 B.用交流电流表和电压表测定的读数值是交流电的 瞬时值 C.给定的有关交流电的数值,在没有特别说明的情 况下是指有效值 D.跟交流电有相同的热效应的直流电的数值是交流 电的有效值 解析: 电器设备上所标的电压值和电流值, 及交流电 压表、电流表测定的读数值均是有效值,A、B 都错;没 有特殊说明,一般指有效值,C 对;根据有效值定义,D 对. 答案:CD 拓展一 有效值的理解和计算 如图所示, 已知电源电动势 E=32 V, 内阻 r=1 Ω , R1=11 Ω ,R2=4 Ω ,电容器规格为“10 V 闭合开关. (1)判断电容器是否会被击穿. (2)计算 1 min 内电阻 R1 上产生的热量. (3)若供电电源为交变电流 e=32sin 100π t V, 内阻仍 为 1 Ω ,则(1)(2)两问题的结论会变化吗? 500 μ F” , E 提示:(1)由闭合电路欧姆定律 I= 得 I= R1+R2+r 32 V =2 A,UR2=IR2=2×4 V=8 V,因为 (11+4+1)Ω UR2<10 V,所以电容器不会被击穿. (2)Q=I2R1t=22×11×60 J=2 640 J. (3)判断电容器是否被击穿的方法不变,只不过电源 电动势用最大值 Em=32 V,故仍然不会被击穿,但计算 热量就不能再用最大值了, 因为在绝大部分时间内电动势 都小于 32 V,故产生的热量应小于 2 640 J. 1.有效值的理解. 交变电流的有效值是根据电流的热效应定义的,理 解有效值重点在“等效”, “效果”相同在定义中体现为 相同电阻、相同时间,产生相同热量,交变电流与多大 的直流电“效果”相同,有效值就是多大. 2.有效值的计算. (1)对于正弦交变电流,可先根据 Em=nBSω 求出最 Em 大值,然后根据 E= 求出其有效值. 2 (2)当电流是非正弦交变电流时,必须根据有效值的 定义求解. 3.几种典型电流有效值的计算. 电流名称 正弦式交变电流 图象 有效值 Im I= 2 Im I= 2 Im I= 2 正弦半波电流 正弦单向脉动电流 矩形脉动电流 I= t T Im 1 2 2 (I +I ) 2 1 2 非对称性交变电流 I= 【


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