高中物理 第五章 交变电流 5.2 描述交变电流的物理量（1）学案新人教版选修3-2.doc

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1、5.2描述交变电流的物理量【学习目标】1.掌握交变电流的周期、频率、线圈转动角速度三者之间的关系.2.能理解电流的有效值是与热效应有关的量，而平均值只是简单意义的平均.3.掌握交变电流有效值与峰值的关系，会进行有效值的计算．一、周期频率相位[问题设计]1.如图1所示，这个交变电流的周期是多少？频率是多少？图12．如图2所示，甲、乙两交流电，什么量相同，什么量不同？试写出两交流电的表达式．图2[要点提炼]1．周期(T)：交变电流完成所需的时间，用T表示，单位是秒．2．频率(f)：交变电流在内完成的次数，用表示，单位是赫兹

2、，符号是.3．转速(n)：线圈单位时间(1s或1min)转过的圈数，单位是r/s或r/min.4．各物理量之间的关系：f＝，ω＝＝2πf，ω＝2πn(n的单位为r/s)．5．交流电的表达式e＝，其中“ωt＋φ”叫做交变电流的，φ是t＝0时的相位，叫做交变电流的．6．我国电网中交变电流的周期是，频率是Hz.二、峰值和有效值[问题设计]1．图3是通过一个R＝1Ω的电阻的电流i随时间变化的曲线．这个电流不是恒定电流．图3(1)怎样计算1s内电阻R中产生的热量？(2)如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过这个电阻R，也能在1

3、s内产生同样的热，这个电流是多大？2．某交流电压瞬时值表达式u＝6sin(100πt)V，把标有“6V,2W”的小灯泡接在此电源上会不会被烧坏？把标有6V的电容器接在此电源上会不会被击穿？[要点提炼]1．峰值：也叫最大值，它是所有瞬时值中的最大值．(1)当线圈平面跟磁感线平行时，交流电动势最大，Em＝(转轴垂直于磁感线)．(2)电容器接在交流电路中，交变电压的最大值不能超过电容器的值．2．有效值：让交流与恒定电流分别通过的电阻，如果在交变电流的内它们产生的相等，我们就把这个恒定电流的电流值I、电压值U叫做这个交流电的有

4、效值．计算时要注意三同：“相同”上、“一个周期”内、产生“相同”．3．正弦式交变电流的有效值I、U与峰值Im、Um的关系：I＝，U＝.注意：非正弦式交变电流的有效值只能根据电流的计算.4．有效值的应用(1)计算与电流热效应有关的量(如功率、热量)要用值．(2)交流电表的测量值，电气设备标注的额定电压、额定电流以及通常提到的交流电的数值都指值．5．平均值的应用计算通过导体某一截面的电荷量时，只能用交变电流的平均值，即q＝·Δt＝Δt＝n.一、对描述交变电流物理量的认识例1一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图4所示，由图

5、可知()图4A．该交流电的电压的有效值为100VB．该交流电的频率为25HzC．该交流电压瞬时值的表达式为u＝100sin(25t)VD．并联在该电压两端的电压表指针不停摆动二、正弦式交变电流有效值的计算例2一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图5甲所示．已知发电机线圈内阻为5.0Ω，外接一只电阻为95.0Ω的灯泡，如图乙所示，则()图5A．电压表错误！未找到引用源。的示数为220VB．电路中的电流方向每秒钟改变50次C．灯泡实际消耗的功率为484WD．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2J三、非

6、正弦式交变电流有效值的计算例3如图6所示是一交变电流随时间变化的图象，求此交变电流的有效值．图6四、峰值、有效值、瞬时值、平均值的区别应用例4在水平方向的匀强磁场中，有一正方形闭合线圈绕垂直磁感线的轴匀速转动，已知线圈的匝数为n＝100匝，边长为20cm，电阻为10Ω，转动频率f＝50Hz，磁场的磁感应强度为0.5T，求：(1)外力驱动线圈转动的功率．(2)转至线圈平面与中性面的夹角为30°时，线圈产生的感应电动势及感应电流的大小．(3)线圈由中性面转至与中性面成30°夹角的过程中，通过线圈横截面的电荷量．描述交变电流

7、的物理量1．(对描述交变电流物理量的认识)如图7是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的()图7A．周期是0.01sB．最大值是220VC．有效值是220VD．表达式为u＝220sin(100πt)V2．(正弦式交变电流有效值的计算)一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，周期为T.从中性面开始计时，当t＝T时，线圈中感应电动势的瞬时值为2V，则此交变电流的有效值为()A．2VB．2VC.VD.V3.(非正弦式交变电流有效值的计算)通过一阻值R＝100Ω的电阻的交变电流如图8所示，其周期为1s．电阻两

8、端电压的有效值为()图8A．12VB．4VC．15VD．8V4．(峰值、有效值、瞬时值、平均值的区别应用)交流发电机线圈电阻r＝1Ω，用电器电阻R＝9Ω，电压表示数为9V，如图9所示，那么该交流发电机()图9A．电动势的峰值为10VB．电动势的有效值为9VC．交流发电机线圈通过中性面时电动势的瞬时值为10VD．交流发电机线圈自中性