高中物理 5.2描述交變電流的物理量課件 新人教版選修3-2.ppt

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第二節(jié) 描述交變電流的物理量,第五章 交變電流,一、知識回顧,(一)、交變電流：,大小和方向都隨時間作周期性變化的電流叫做交變電流，簡稱交流。,其中按正弦規(guī)律變化的交流叫正弦交流電。,（二）、正弦交流的產(chǎn)生及變化規(guī)律,1、產(chǎn)生：當線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉動時，線圈中產(chǎn)生的交流是隨時間按正弦規(guī)律變化的。即正弦交流。,2、中性面：勻速旋轉的線圈，位于跟磁感線垂直的平面叫做中性面。這一位置穿過線圈的磁通量最大，但切割邊都未切割磁感線，或者說這時線圈的磁通量變化率為零，線圈中無感應電動勢。,,,3、規(guī)律：,從中性面開始計時，則e=NBSωsinωt 。,用Em表示峰值NBSω則e=Em sinωt,電壓u=Um sinωt,(1)函數(shù)表達式：,(2)在純電阻電路中,,,1、表征交流電變化快慢的物理量,U/V,T,周期T：交變電流完成一次周期變化所用的時間,頻率f：1秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù),T = 1/f ω = 2π/T = 2πf,二、新課教學：,周期和頻率,交流電也用周期和頻率來表示變化的快慢,,,T和f的物理意義：表征交流電變化的快慢，T越小，f越大，交流電變化越快。,我國生產(chǎn)和生活用交流電的周期T＝_______s，頻率f＝________Hz，角速度ω＝_______rad/s，在1內(nèi)電流的方向變化__________次。,0.02,50,314,100,,,2、表征交變電流大小的物理量,①瞬時值：,對應某一時刻的交流的值 ，用小寫字母表示，e , i , u,②峰值：,即最大的瞬時值 ，用大寫字母表示，Um Ｉm Em,Em= NsBω Ｉm=Em/ R,注意：線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線方向的軸勻速轉動時，所產(chǎn)生感應電動勢的峰值為,Em=NBSω，即僅由匝數(shù)N，線圈面積S，磁感強度B和角速度ω四個量決定。與軸的具體位置，線圈的形狀及線圈是否閉合都是無關的。,,,表征交流電大小的物理量,瞬時值：交變電流某一時刻的值,最大值：交變電流的最大瞬時值,,,,③有效值：,ⅰ、意義：描述交流電做功或熱效應的物理量,ⅱ、定義：跟交流熱效應相等的恒定電流的值叫做交流的有效值。,ⅲ、正弦交流的有效值與峰值之間的關系是,注意：非正弦（或余弦）交流的有效值和峰值之間無此關系，,但可按有效值的定義進行推導 。,,,說明1、 交流用電器的額定電壓和額定電流指的是有效值；交流電流表和交流電壓表的讀數(shù)是有效值。保險絲的熔斷值為有效值，電容器的擊穿電壓為峰值。對于交流電若沒有特殊說明的均指有效值。,說明2、 在求交流電的功、功率或電熱時必須用交流電的有效值。 求電量用平均值。,說明3、 交流電壓表和電流表通過交流電時，實際上已經(jīng)由電表內(nèi)部元件把交流電變成了等效的直流，所以讀出的就是交流的有效值，并且電表的指針不會忽左忽右地擺動。,,,④平均值：,求通過某導體截面的電量一定要用平均值。,【例1】某交流發(fā)電機產(chǎn)生的感應電動勢與時間的關系，如圖所示，如果其它條件不變，僅使線圈的轉速加倍，則交流電動勢的最大值和周期分別變?yōu)椋? ）,A．400V，0.02s B．200V, 0.02s C．400V, 0.08s D．200V, 0.08s,,,解析：從圖中看出，該交流電的最大值和周期分別是：Em＝100V，T＝0.04s，而最大值Em＝NBSω，周期T＝2π／ω；當線圈轉速加倍時，ω’＝2ω，故Em’＝2Em＝200V，T’＝T／2＝0.02s.故選B。,,,【例2】如圖表示一交流的電流隨時間變化的圖像，此交變電流的有效值是多大？,,,解析：交流的有效值等于熱效應與此交流等效的直流電的值，為分析方便，可選交流電的一個周期進行研究。設此交變電流的有效值為I，根據(jù)交流有效值的定義，有：,所以：,,,【例3】圖中兩交變電流通過相同的電阻R。求：（1）分別寫出它們的有效值、周期和頻率。（2）計算它們在R上產(chǎn)生的功率之比。,,,解析：,（1）圖甲為正弦交流電，其有效值I1＝Im／ ＝3.55A，周期T1＝0.4s，頻率f1＝2.5Hz；圖乙為方波交流電，電流的大小不變、方向作周期變化，由于熱效應與電流方向無關，因而它的有效值為5A，周期T2＝0.4s，頻率f2＝2.5Hz。,（2）由公式P＝I2R得： P甲:P乙＝I12R:I22R＝（I1／I2）2＝1:2,,,【例4】如圖所示，矩形線圈的匝數(shù)為n，線圈面積為S，線圈內(nèi)阻為r，在磁感應強度為B的勻強磁場中繞OO’軸以角速度ω勻速轉動，外電路電阻為R。在線圈由圖示位置轉過90°的過程中，求：,(1)通過電阻R的電量q；,解析：,在此過程中，穿過線圈磁通量變化,所用時間,產(chǎn)生的平均電動勢為,平均電流為,通過R的電量,,,（2）電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q,在此過程中電阻R上的焦耳熱為一個周期內(nèi)產(chǎn)生焦耳熱的1／4，,,