高中物理第二章2描述交流电的物理量课件教科版选修3_2

探究一 探究二
项目 平均值
物理含义 交变电流图像中 图线与时间轴所 夹面积与时间的 比值
重要关系
������Φ E = ������ ������t
E I=R+r
适用情况
计算通过电路截面的 电荷量
【例题1】 如图所示的坐标图为一交变电流随时间而变化的图
像,此交变电流的有效值是( )
A.3.5 A
阻为
1
Ω
,外接电阻
R=9 Ω ,匀强磁场的磁感应强度为 B=
1 π
T,
当线圈以 300 r/min 的转速匀速转动时, 求:
(1)转动中感应电动势的最大值和有效值. (2)电路中交流电压表和电流表的示数(电表均视为理想电表). (3)线圈从图示位置转过90°的过程中通过电阻R的电荷量. 点拨:本题考查交变电流峰值、有效值、平均值的应用,关键是 要知道它们分别适用于求解哪类问题.
B.
7 2
2A
C.5 2 A
D.5 A
解析:交变电流的有效值是根据其热效应而定义的,它是从电流
产生焦耳热相等的角度出发,使交变电流与恒定电流等效.设交变
电流的有效值为I,令该交变电流通过一个纯电阻R,在一个周期内
有
I2RT=
������12������
������ 2
+
������22������
������.
2
所以该交变电流的有效值为 I=
������1 2 2
+
������2 2 2
=
5
A,
所以选项D正确.
答案:D
反思交变电流有效值的计算,关键要搞清该交变电流是否为正弦 式.若是,则可以利用它与峰值的 2倍关系求解;若不是,则只能根据 有效值的定义求解.
【例题2】如图所示,线圈abcd的面积是0.05 m2,共100匝,线圈电
流通过电阻R,计算交变电流在一个周期内产生的热量Q(可分段计
算),其中热量 Q 用相应的物理量的有效值表示 如������ = ������2������������,������ = ������2������ , 进而求出相应的有效值.
������
探究一 探究二
(3)几种常见交变电流的有效值
电流名称
我国在生活、生产中使用的交变电流周期是多少?频率呢?1 s内 电流的方向发生多少次改变?
提示:0.02 s 50 Hz 100次
二、峰值和有效值 概念:交流电的电压和电流在一个周期内所能 达到的最大值,分别称为电压和电流的峰值,
1.峰值 用符号������m 和������m 表示 应用:电容器、二极管在使用时要注意让它们 所能承受的电压高于交变电压的峰值
定义:如果交流电与某一直流电通过同一电阻, 在相同的时间内所产生的热量相等,那么这个直流电 的电流和电压值就分别称为相应交流电的电流和 电压的有效值
①交流用电器铭牌上所标的额定电压(电流)均 是指有效值
应 ②交流电压表(电流表)测出的数值是有效值 用
③无特别说明时提到的交变电流的数值(通常值) 也是指有效值
探究一 探究二
2.交变电流有效值的求解
(1)若按正(余)弦规律变化的电流,可利用交变电流的有效值与峰
值间的关系求解,即 E= ������m , ������ = ������m , ������ = ������m .
2
2
2
(2)当电流是按非正(余)弦规律变化时,必须根据电流的热效应来
求解有效值,且时间一般取一个周期.其具体做法是假设让交变电
电流图线
正弦交 变电流
正弦半 波电流
正弦单向 脉动电流
有效值
I=
I������ 2
I= I������
2
I=
I������ 2
探究一 探究二
电流名称
矩形脉 动电流
电流图线
有效值
I=
t ������m
T
非对称性 交变电流
I=
1 2
(I12
+
I22)
特别提醒(1)对于正弦交变电流,根据最大值和有效值的关系求解 有效值.
2.描述交流电的物理量
1.了解描述交变电流变化快慢的量——周期和频率. 2.知道交变电流的有效值是与热效应有关的量,而平均值只是简 单意义的平均值,能从意义上区分有效值和平均值. 3.掌握正弦交变电流的有效值和峰值之间的关系,会进行关于有 效值的计算.
一、周期和频率
1.概念:交变电流作一次周期性变化所需的时间称为周期,在1 s时
(2)对于一段时间内按正弦规律变化,另一段时间恒定或为零的电 流,可取一个周期的时间,根据电流产生的热量计算其有效值.
探究一 探究二
交变电流的瞬时值、最大值、有效值和平均值的对比
正弦交变电流“四值”辨析
项目 瞬时值
最大值
物理含义 交变电流某一时 刻的值
最大的瞬时值
重要关系
e=Emsin ωt i=Imsin ωt
Em=NBSω
Im=
E������ R+r
有效值
跟交变电流的热 效应等效的恒定 电流值
E=
E������ 2
U= U������
2
I=
I������ 2
适用情况 分析线圈某一时刻的 受力情况
确定用电器的耐压值
(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
3.二者关系:对于正弦交变电流,有效值I、U与峰值Im、Um之间的
关系为 I= ������m , ������ = ������m .
2
2能任 意长或任意短呢?
提示:不能,应取周期的整数倍,至少应为一个周期.
探究一 探究二
交变电流有效值的理解和计算 1.对交变电流有效值的理解 (1)交变电流的有效值是根据电流的热效应定义的. (2)等效是指恒定电流和交变电流在相同的时间内,在相同的电阻 上产生的热量相同. (3)通常所说的交流电的电压、电流,用电表测量的交流电的电压、 电流,以及用电器的额定电压、额定电流,还有保险丝的熔断电流, 都是指其有效值.
间内完成周期性变化的次数称为频率.
2.物理意义:都是表征交变电流变化快慢的物理量.
3.符号及单位:周期用符号T表示,单位是秒(s);频率用符号f 表示,
单位是赫兹(Hz).
4.二者关系:T= 1 或������ = 1 , ������ = 2π = 2π������.
������
������
������