物理选修3-2：5.2《描述交变电流的物理量》ppt课件(含答案)

(3)如果电路中含有电容器，对电路的电压有什么要求？ 提示：把交变电流接到电容器两端时，交变电流的峰值 应小于电容器所能承受的最大电压(又叫电容器的耐压 值、击穿电压)，否则电容器就有被击穿的危险。
描述交变电流的物理量
1．线圈转动一周，交变电流恰好完成一次周期性变化。 2．从线圈转动的角度来说，周期就是线圈在磁场中转动 一周所用的时间；频率就是线圈在磁场中一秒钟内转动的圈 数。 3．线圈在匀强磁场中转动一周，电动势、电流)当线圈从中性面位置开始转动时，初相为 0。
(√ )
2．合作探究——议一议 (1)为什么打点计时器总是每 0.02 s 打一次点？
提示：打点计时器接的是交变电流，f＝50 Hz，T＝0.02 s，所以每 0.02 s 打一次点。 (2)理解交变电流的有效值应注意什么问题？ 提示：交变电流的有效值是根据电流的热效应来定义 的，定义有效值时要注意“三同”，即电阻相同、通 电时间相同、产生热量相同。
交流电有效值的求解方法
交变电流类型
有效值求解方法
正弦式交变电流
最大值 有效值＝
2
非正弦式交变电流
电流的热效应
1 ． 如 图 5-2-4 所 示 是 一 交 变 电 流 的 i-t 图 像 ， 则 该
交变电流的有效值为
()
A．4 A C．83 A
图 5-2-4
1．关于交变电流的周期和频率，下列说法中正确的是( ) A．正弦式交变电流最大值连续出现两次的时间间隔等于周期 B．1 s 内交变电流出现最大值的次数等于频率 C．交变电流方向变化的频率为交变电流频率的 2 倍 D．50 Hz 的交变电流，其周期等于 0.05 s 解析：根据周期的定义知选项 A、B 错误。因为在一个周期的 时间内，交变电流会出现正向和负向最大值各一次，但相邻两 个峰值的时间间隔为半个周期。交变电流在一个周期内方向改 变两次，即方向变化的频率为交变电流频率的 2 倍，所以选项 C 正确。由 T＝1f＝510 s＝0.02 s，知选项 D 错误。 答案：C
是
()
A．交变电流的周期为 0.125 s B．交变电流的频率为 8 Hz
C．交变电流的有效值为 2 A D．交变电流的最大值为 4 A
解析：由图像可以看出，此交变电流的周期为 0.250 s，电压
的最大值 Um＝20 V，所以交变电流的频率为 4 Hz，A、B
项均错误；交变电流的最大值
Im＝URm＝2
1．自主思考——判一判
(1)各国交变电流的周期都是 0.02 s。
(×)
(2)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。
(√ )
(3)我国提供市电的发电机转子的转速为 3 000 r/min。 (√)
(4)交变电流的有效值总是小于峰值。
(×)
(5)交变电流的峰值为有效值的 2 倍。
(2)应用
①交流用电设备上所标的额定电压和 额定电流 。
②交流电压表测量的数值。
③无特别说明时提到的交变电流的数值。
3．峰值和有效值的关系
对于正弦式交变电流，有效值 I、U 与峰值 Im、Um 之间
的关系：I＝
Im 2
，U＝ Um 2
。
4．相位 (1)正弦式交变电流瞬时值表达式中正弦符号“sin”后面的 量“ ωt＋φ”叫做交变电流的相位，“φ”叫 初相位 。 (2)两支交流的相位之差叫做它们的 相位差 ；当它们的 _频__率__相同时，相位差是个常数。
2 ． ( 多 选 ) 某 小 型 发 电 机 产 生 的 交 变 电 动 势 为 e ＝ 50sin
100πt(V)，对此电动势，下列表述正确的是 ( )
A．最大值是 50 2 V
B．频率是 100 Hz
C．有效值是 25 2 V
D．周期是 0.02 s
解析：由交变电动势的表达式可知，电动势的最大值 Em＝50
V，有效值为 E＝Em2＝25 2 V，周期 T＝2ωπ＝0.02 s，频率 f
＝T1＝50 Hz，故 C、D 正确。 答案：CD
3．小型交流发电机中，矩形金 属
线圈在匀强磁场中匀速运动，产
生的感应电动势与时间呈正弦
图 5-2-2
函数关系，如图 5-2-2 所示。此线圈与一个 R＝10 Ω 的电
阻构成闭合电路。不计电路的其他电阻，下列说法正确的
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
ω＝2Tπ＝ 2πf ，
T＝1f 或
f＝
1 T
。
5．我国民用交变电流的周期和频率 (1)周期：T＝ 0.02 s。 (2)频率：f＝ 50 Hz。 ω＝100π rad/s，电流方向每秒钟改变 100 次。
图 5-2-1
二、峰值、有效值和相位 1．峰值
(1)定义：交变电流的电压、电流所能达到的 最大 数值。 (2)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：让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的 电阻， 如果在交流的一个周期内它们产生的热量 相等 ，则这个恒定电
流的电流 I、电压 U，叫做这个交流的有效值。
A，有效值
I＝
Im ＝ 2
2 A，C 项正确，D 项错误。
答案：C
交变电流有效值的计算
[典例] 如图 5-2-3 所示是一 交变电流随时间而变化的图像，此 交变电流的有效值是 ( )
A．5 2 A C．3.5 2 A
B．5 A D．3.5 A
图 5-2-3
[思路点拨]
[解析] 根据交变电流有效值的定义可得 I12Rt1＋I22Rt2＝I2RT (4 2)2R×0.01＋(3 2)2R×0.01＝I2R×0.02 解得 I＝5 A。 [答案] B
第2节
描述交变电流的物理量
1．周期和频率描述交变电流变化的快 慢，我国日常生活用电的频率为 50 Hz。
2．有效值是根据电流的热效应进行定义 的，对于正弦交变电流来说，有效值 和峰值的关系为：I＝ Im2，U＝Um2。
3．不同的交流发电机在向同一个电网供 电时，它们的相位差必须为零。
一、周期和频率 1．物理意义 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)。