高中物理 第5章 交变电流 第2节 描述交变电流的物理量教案 新人教版选修3

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1、第2节　描述交变电流的物理量要点一有效值的定义及有效值的计算1．交变电流有效值是根据电流的热效应进行定义的．理解时要注意三同：相同电阻、相同时间、产生相同热量．2．由于交流的周期特点，计算有效值时，通常取一个周期．按如下方法计算：(1)假设交变电流通过电阻R，计算交流电在一个周期内产生的热量Q(可分段计算)．(2)将热量Q用相应的物理量的有效值表示(例如Q＝I2Rt，Q＝t，进而求出相应的有效值)．要点二交变电流的平均值1．平均值的物理意义：交流电的平均值是交流电图象中波形对时间轴所围面积跟时间的比值，由于对时间所围面积的大小

2、表示这段时间内通过的电荷量，因此计算通过导体的电荷量时，要用交变电流的平均值；q＝It，平均值的计算需用＝n和I＝计算．交流电有效值是根据热效应规定的，即跟交变电流的热效应相等的直流电的值为交变电流的有效值，在计算热量、功率问题时用有效值．2．平均值的计算方法：例如某单匝线圈在磁场中匀速转动产生正弦交流电，当线圈从中性面转过90°的过程中，电动势的平均值的表达式为：E＝＝＝.但是其有效值的计算方法为E＝＝.　　一、瞬时值、最大值、有效值、平均值的区别与联系物理含义重要关系适用情况瞬时值交变电流某一时刻的值e＝Emsinωti＝

3、Imsinωt计算线圈某一时刻的受力情况最大值最大的瞬时值Em＝NBSωIm＝确定用电器的耐压值有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流值E＝U＝Im＝(正弦式交变电流)(1)计算与电流热效应相关的量(如功率、热量)(2)交流电表的测量值(3)电气设备标注的额定电压、额定电流(4)保险丝的熔断电流平均值交变电流图象中图线与时间轴所夹面积与时间的比值＝n＝计算通过电路截面的电量二、常见的交变电流的图象和有效值的计算方法电流图象有效值正弦式交变电流I＝正弦半波电流I＝正弦单向脉动电流I＝矩形脉动电流I＝Im非对称性交变电流I＝一、最

4、值、周期、频率的考查【例1】有一个电子器件，当其两端电压高于100V时则导通，等于或低于100V时则不导通，若把这个电子器件接到100V、50Hz的交变电源上，这个电子器件将(　　)A．不导通B．每秒钟导通50次C．每秒钟导通100次D．每次导通时间为0.005s解析　“100V,50Hz”的交变电源，其电压的最大值为100V，当电压的瞬时值为100V时，由100＝100sinθ，知θ＝45°，可见交变电流每个周期内将有两次导通，总时间为周期的一半，选项C、D正确．答案　CD二、有效值的考查【例2】两个完全相同的电热器，分别通

5、有如图5－2－1所示的峰值相等的方波交变电流和正弦式交变电流，则这两个电热器的电功率之比P1∶P2＝________.图5－2－1解析　交变电流通过纯电阻R时，电功率P＝I2R，I是交变电流的有效值．交变电流的有效值I是峰值Im的1/.这一结论是针对正弦式交变电流的．至于方波交变电流通过纯电阻R时电流的大小Im不变，只不过是方向发生周期性的变化．而电流通过电阻时的发热量与电流的方向无关，所以峰值为Im的方波交变电流通过某纯电阻的电功率等于电流是Im的稳定电流通过该纯电阻的电功率．设电热器的电阻为R，通过方波交变电流时发热功率为

6、P1，通过正弦式电流时发热功率为P2.则有P1＝IR，P2＝I2R＝2R＝故P1∶P2＝2∶1答案　2∶11.图5－2－2一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的交变电动势的图象如图5－2－2所示，则(　　)A．交变电流的频率是4πHzB．当t＝0时，线圈平面与磁感线垂直C．当t＝πs时，e有最大值D．交流电的周期是2πs答案　BD2．关于交流电的有效值U和最大值Um，下列说法中正确的是(　　)A．任何形式的交流电都具有U＝Um/的关系B．正弦式交流电具有U＝Um/的关系C．照明电压220V，动力电压380V指的都是最大值D．

7、交流电压表和交流电流表测的都是最大值答案　B解析　交流电为正弦式交变电流时，满足U＝Um/的关系，照明电压220V是指的有效值．3．将阻值为5Ω的电阻接到内阻不计的交流电源上，电源电动势随时间变化的规律如图5－2－3所示．下列说法正确的是(　　)图5－2－3A．电路中交变电流的频率为0.25HzB．通过电阻的电流为AC．电阻消耗的电功率为2.5WD．用交流电压表测得电阻两端的电压是5V答案　C解析　由周期与频率的关系f＝知，f＝Hz＝25Hz；电动势的有效值U＝＝V＝V，通过电阻的电流I＝＝A，电阻消耗的电功率为P＝＝2.5W

8、，交流电压表所测电压为有效值．4．交变电流电压表达式为u＝20sin314tV，求这个交变电压的最大值Um、有效值U、周期T、频率f.画出交变电流的电压u—t图象．答案　20V　10V　0.02s　50Hz　图象见解析解析　已知交变电流的电压表达式u＝Umsinωt，正弦符号