高中物理选修3-2课件:5.2 描述交变电流的物理量(共23张PPT)
人教版 高二物理 选修3-2 第五章:5.2描述交变电流的物理量(共28张PPT)
任何电流都有有效值,但上述关系只限于 正弦式交变电流,对其他形式的交变电流 并不适用
1、下列有效值为
i5 2
2A的是(AC )
i/A 5
0
0.2 0.4 t/s
5 i/A
0
0.2
0.4 t/s
-5 A
-5
B
5 i/A
ห้องสมุดไป่ตู้
i/A 5
0.2 0.4
0
0
t/s
t/s
-5
-5
C
D
(3)有效值的说明:
A、交流用电器上标出的额定电压和额定 电流指的是有效值;
二、描述交变电流大小的物理量
1、峰值(最大值):Em、Um、Im
1)物理意义 :表示电流的强弱或电压的高 低。
2)电容器的耐压值(也称击穿电压)要高
于交流电的峰值,否则电容器可能被击穿。
例如将e=400sin314t加在电容器两 端,那么电容器的耐压值不得低于
400V
例.某交流电压随时间的变化规律如图所示,
电压电流值是指峰值 B.交流电流表和交流电压表测得的值
是电路中的瞬时值 C.跟交变电流有相同热效应的直流电
的值是交流的有效值 D.通常照明电路的电压是220伏,指的
是峰值。
2.图中两交变电流通过相同的电阻R。求:
(1)分别写出它们的有效值、周期和频率。
(2)计算它们在R上产生的功率之比.
i/A
i/A
说,这两支交变电流的变化规律是相同的,只是 _____变__化__步_不调同.(具有确定的相位差)
本节小结
1、周期和频率: T 1 f
2 2f
T
2、 峰值(最大值):表示交流电流的强弱或电压的高低
人教版高中物理选修3-2《交变电流物理量》PPT课件
2
I
2 2
Rt
2
=2×12×1×0.2J+2×22×1×0.3J=2.8J
(2)Q=I2Rt 2.8J=I2×1Ω×1s I= 70 A
5
2 i/A 1
-10 0.2 -2
0.5 0.8 1.0 t/s
3.交变电流的有效值:E、U、I
(1)定义:根据电流的热效应来规定,让交变电流和恒定电流分别通过相同阻值的电阻,
第5章 第2节 交变电流
交变电流物理量
PHYSICAL QUANTITY OF ALTERNATING CURRENT
主讲级 选修3-2
CONTENTS
PART 01
课堂引入
Phenomenon whereby something new and somehow valuable is formed the created item
(1)分别写出它们的有效值、周期和频率。 (2)计算它们在R上产生的功率之比。学科
(1)I1
5 2
2A
f1 2.5Hz
T1 0.4s
T2 0.4s I2 5A f2 2.5Hz
(2)1:2
课堂练习
【典例2】.某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系,如图所示,如果其他条件不变,
仅使线圈的转速加倍,则交流电动势的最大值和周期分别变为( A )
需根据有效值的定义做具体分析.
E Em 2
I Im 2
3.交变电流的有效值:E、U、I
(4)注意:峰值(最大值)、有效值、平均值在应用上的区别。
A、在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有
效值。
B、求通过某导体截面的电量一定要用平均值。
E N
人教版高二物理选修3-2第五章第2节:描述交变电流的物理量(共18张PPT)
流通过,则电压表的示数为( D )
...
5.
取一个周期T=0.2 s,分为两段,
0~0.1s:Q1
I12
R
T 2
4 2 10 0.1J 8J 2
0.1~0.2s: Q2 0
I 2RT Q1 Q2 I 2 10 0.2 8J
U IR 20V
3/4/2020
的有效值。 i/A 2
例:I 2.8A为
1
0 0.2 -1
0.5
1 的有效值
0.8
t/s
2
(2)正弦交流电的有效
e/V
值与最大值的关系:
220 2
0.01
220 2
0.02
t/s
说明:
①以上关系式只适用于正弦交流电;
...
②交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值;
③交流电流表和电压表的读数是有效值;
3/4/2020
2 0
E
n
t
n
BS T
4nBS T
4
例1.如图所示,线圈abcd的面积是0.05 m2,共100匝,线圈电阻 为1 Ω,外接电阻 R=9 Ω,匀强磁场的磁感应强度为 B= 2 T, 当线圈以角速度 ω= 10 rad/s 匀速转动时,求: . . .
(1)转动中感应电动势的最大值和有效值;
I 2A
小结
1、周期:交变电流完成一次周期性变化所需的时. 间. . 。
2、频率:一秒内完成周期性变化的次数。
f 1
2 2f
3、最大值(T峰值): Em
T
Um
Im
物理选修3-2人教版5.2 描述交变电流的物理量(共21张ppt).ppt (共21张PPT)
0.02s
50Hz
二、峰值和有效值
1.峰值(最大值): Em 、Im
交变电流的电流或电压所能达到的最大值。
大小:Em =NBSw
电容器的耐压值
耐压值 (最大值)
•电容器的耐压值(也称击穿电压)要高于 交流电的峰值,否则电容器可能被击穿。
电容
思考与讨论:如图所示通过一个R=1Ω的电阻的
电流i随时间变化的曲线。它不是恒定电流。
我10分 钟把水烧 开
我的电 流是恒 定的3A
我10分 钟也把水 烧开!
我的电 流是变 化的
我的电流
有效值也
i/A
是3A i/A
t/s
t/s
交流电的热效应和直流电相同
2.有效值
(1)定义: 根据电流的热效应来定义:让交变电流
和恒定电流分别通过大小相同电阻,如果在 交流的一个周期内它们产生的热量相等,而 这个恒定电流是I、电压是U,我们就把这I、 U叫做这个交流的有效值。
i/A t/s
温故知新
1.线圈从中性面开始转动,角速度是ω,线圈中的感应 电动势峰值是Em,那么在任一时刻t感应电动势的瞬时
值e为 e=Emsinωt .若电路总电阻为R,则感应 电流的瞬时值I为i=(Em/R)·sinωt .
e
Em
0
t
-Em
i/A t/s
一、周期和频率
这个交流的周期是多少?频率是多少?
➢对正弦式交变电流:
E
1 2
Em
0.707Em
U
1 2
U
m
0.707U m
I
1 2
Im
0.707 I m
(2)有效值的说明:
①交流用电器的额定电压和额定电流指的是 有效值; ②对于交流电若没有特殊说明的均指有效值; ③交流电流表和交流电压表的读数是有效值; ④通常电容器所标的耐压值指的是最大值,保 险丝的熔断电流指的是有效值;
人教版高中物理选修32第五章第二节描述交变电流的物理量课件
课时16第2节描述交变电流的物理量适用年级高二所需课时1作者姓名单位概述(介绍本课时内容在本章中的作用,主要学习内容,具体细化的三维学习目标,重点、难点,学习本节学生的优势和不足,主要学习活动和预期学生表现性成果。
)本节内容是选修3-2第节《描述交变电流的物理量》。
主要是学习交变电流的产生原理,对交变电流的定量描述问题进一步学习,以利用这些物理量描述交变电流的变化规律,是研究交变电流变化规律的基础和前提。
课程标准对本节内容的要求是“能用函数表达式和图像描述交变电流,测算其峰值和有效值”。
【三维教学目标】(一)知识与技能1.知道交变电流的周期、频率的含义,以及它们与转子的角速度ω的关系。
2.知道交变电流和电压的最大值、瞬时值、有效值、平均值及其应用。
3.知道我国供电线路交变电流的周期和频率。
4.会应用正弦式交变电流的有效值进行有关计算。
(二)过程与方法1.用等效的方法得出描述交变电流的有效值。
2.学会观察实验,分析图象,由感性认识到理性认识的思维方式(三)情感、态度与价值观1.通过对描述交变电流的物理量的学习,体会描述复杂事物的复杂性,树立科学、严谨的学习和认识事物的态度。
2.联系日常生活中的交变电流知识,培养学生将物理知识应用于生活和生产实际的意识,鼓励学生勇于探究与日常生活有关的物理学问题。
【教学重点】交变电流的有效值的概念;【教学难点】交变电流的瞬时值、平均值、最大值、有效值的概念的理解和应用;学生的优势和不足:在这节课之前,学生已经学习圆周运动知识时,学生对周期性变化规律已经有了初步的认识,应充分利用已有的基础知识来认识问题,另外,他们对交变电流的周期、频率、角频率(线圈转动的角速度)与匀速圆周运动相关物理量的联系也有了一定的了解,但是,对交变电流的“四值”的物理意义容易混淆,“四值”的应用更容易张冠李戴。
应让学生通过实例辨析其适用范围。
课时问题设计1.交变电流的周期和频率的物理意义及其关系是什么?2.线框旋转的角速度怎样计算?3.有效值的物理意义是什么?4.怎么样计算一些特殊的交变电流的有效值?评价设计1.能否正确回顾上节课所学内容;2.是否正确理解周期、频率以及线圈的角速度的物理意义以及他们之间的关系;3.是否能够根据有效值的物理意义来求解分析一些常见的特殊问题,从而把处理恒定电流的一些方法拓展到交流电中。
人教版高中物理选修3-2第五章5.2描述交变电流的物理量(共17张PPT)
有效值的说明:
①交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值; ②交流电流表和交流电压表的读数是有效值; ③对于交流电若没有特殊说明的均指有效值; ④计算电功、电热都用有效值; ⑤通常电容器所标的耐压值指的是最大值,保险丝的熔断电流 指的是有效值; ⑥有效值不是平均值。
即学即练
1、图示某种交变电流i通过一个R=1Ω的电阻。求:这个电流的有 效值是多大?
0.707Im
U
Um 2
0.707U m
用什么物理量来描述交变电流的大小呢?
描述交变电流的大小: 峰值:Em、Im、Um
瞬时值:e、i、u e Em sin t u Um sin t i Im sin t
有效值: E、I、U
E Em 2
U Um 2
I Im 2
物理量都有约定的表示法,千万不要混用!
u/v
200
0 2
t/s
-200
即学即练
3、如图所示为余弦交流电的图像,根据图像回答下列问题:
(1)该交流电的周期多大? (2)该交流电的频率多大? (3)该交流电电压的有效值多大?
(1)0.08s (2)12.5Hz (3)77.77V
即学即练
4、如图表示一交流随时间变化的图像,求此交流的有效值。
即学即练
2、某交流电压随时间的变化规律如图所示,则此交流电的频率 是_0_._2_5_Hz。若将该电压加在10uF的电容器上,则电容器的耐压值 不应小于_2_0_0__V;若将该电压加在一阻值为1kΩ的纯电阻用电器上, 用电器恰能正常工作,为避免意外事故的发生,该电路中保险丝 的额定电流不能低于__0_.1__2_A。
I 2RT
2 2
2
R
T 2
物理选修3-2人教版-5.2描述交变电流的物理量-(共19张)
三、有 效 值 我们是从什么角度说等效?
用甲、乙两电壶烧水,设壶材料相同、水质量相 等、水的初温相同。若直流电源用 10 分钟把水烧开, 而第二次用交流电时也用 10 分钟把水烧开,则说明该 交流电与直流电等效。
u
DC
O
t
AC
有效值
1. 定义:让交流电和恒定电流通过同样的电阻,如果它 们在相同时间内,产生热量相等,把恒定电流的值叫交 流电的有效值 。 2. 物理意义:描述交流电做功或热效应的物理量。
动,外电路电阻为 R,当线圈由图示位置转过 60°的过程中,下
列判断正确的是
( B)
A.电压表的读数为
NBSω 2R+r
B.通过电阻 R 的电荷量为 q=2NRB+Sr C.电阻 R 所产生的焦耳热为 Q=N42BR2S+2ωrR2 π
D.当线圈由图示位置转过 60°时的电流为2NRB+Sωr
解析:线圈在磁场中转动产生了正弦交流电,其电动势的最大值 Em=NBSω, 电动势的有效值 E=NBS2ω,电压表的读数等于交流电源的路端电压,且为
23RN+BSrω ,故 D 错误。
一般是有效值 (3)保险丝的熔断电流为有效值
计算通过电路横截面的电荷量
C
2.通过一阻值 R=100 Ω 的电阻的交变电流如图所示,其周期
为 1 s。则电阻两端电压的有效值为 ( B )
A.12 V B.4 10 V C.15 V D.8 5 V
3.如图所示,匀强磁场的磁感应强度 B=0.5 T,边长 L=10 cm 的正方形线圈共 100 匝,线圈总电阻 r=1 Ω,线圈绕垂直于磁感 线的对称轴 OO′匀速转动,角速度 ω=2π rad/s,外电路中的电 阻 R=4 Ω,求: (1)感应电动势的最大值。 (2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过 60°时的瞬时感应电动 势。 (3)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过 60°的过程中产生的平 均感应电动势。 (4)交流电压表的示数。 (5)线圈转动一周产生的总热量。
高中物理新课标版人教版选修3-2精品课件:5.2《描述交变电流的物理量》PPT课件(共27页)
)
B
A.400V, 0.02s B.200V, 0.02s C.400V, 0.08s D.200V, 0.08s
3、如图示为某正弦交流电流嘚图像,求其峰值、周期和角速度,并写出该电流嘚瞬时值表达式。
Im=20A T=0.02s ω=100πrad/s. 电流嘚瞬时表达式为i=20sin100πt (A)
2 2f
T
课堂练习
0.02
50
1、我国生产和生活用交流电嘚周期T=_____s,频率f= ____Hz,角速度ω=_____rad/s,在1s内 电流嘚方向变化____次。 100π
100
2、某交流发电机产生嘚感应电动势与时间嘚关系,如图所示,如果其它条件不变,仅使线圈嘚转
速加倍,则交流电动势嘚最大值和周期分别变为 (
(2)P甲:P乙=I12R:I22R=(I1/I2)2=1:2
f1 2.5Hz f 2 3.3Hz
6.如图表示一交流嘚电流随时间变化嘚图像,求该电流嘚有效值。
I 2RT
1 2
I12 RT
1 2
I 22 RT
42
I
1 2
( I12
I
2 2
)
3 2
1 2
(4
2)2 (3
2)2 5A
1、周期:交变电流完成一次周期性变化所需嘚时间。
大小和方向随时间做周期性变化嘚电流;简称交流。
其中按正弦规律变化嘚交流电叫 正弦交流电。
(二)正弦交流电嘚产生及变化规律 1、产生:
线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向嘚轴匀速转动时,产生正弦交流电。
2、中性面:
跟磁场方向垂直嘚平面叫做中性面。这一位置穿过线圈嘚磁通量最大,磁通量变化率为零,线圈中无感 应电动势。
高中物理第五章交变电流2描述交变电流的物理量课件选修32高二选修32物理课件
第二十四页,共九十八页。
4.几种常见交变电流有效值的计算
电流名称
电流图线
正弦式交变电流
正弦半波电流
有效值 I= Im
2 I=I2m
12/10/2021
第二十五页,共九十八页。
正弦单向脉动电流 矩形脉动电流
非对称性交变电流
I= Im 2
I= Tt Im
I=
错误!
12/10/2021
第二十六页,共九十八页。
12/10/2021
第十四页,共九十八页。
2.相位差 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 但初相位不同的交变电流,它们的相位差(φ2-φ1)是个常数,即 它们有确定的相位差. 问:正弦交流电有效值与峰值的关系 U=Um能不能用有效值
2 的定义来证明呢?
12/10/2021
第十五页,共九十八页。
12/10/2021
第十一页,共九十八页。
4.角速度 ω (1)定义:数值上等于产生交变电流的线圈单位时间内转过的 角度. (2)单位:弧度每秒(rad/s) (3)意义:角速度越大,则交变电流变化越快. 5.ω、T、f 的关系 ω=2Tπ=2πf,T=1f 或 f=T1.
12/10/2021
第十二页,共九十八页。
根据交流电的有效值定义得U7R02·T2 +UR02·T2 =UR2T
解得 U=57U0,故 C 项正确.
12/10/2021
第三十二页,共九十八页。
【答案】 C 【点评】 本题考查了二极管的特性、电路结构分析、欧 姆定律、串并联电路的特点;认真审题,充分理解题意,知道 理想二极管,正向电阻为零,反向电阻为无穷大,分析清楚电 路结构是解题的关键.
考点热度 ★★★★
人教新课标高中物理选修3-2 5.2描述交变电流的物理量课件(48张ppt)
• 对有效值的理解和计算
•
如图所示为一交变电流的图象,则 该交变电流的有效值为多大?
T 思 路 点 拨 : 找出交流电的周期 → 计算0~ 产生的热量 2
由有效值定义 T → 计算 ~T产生的热量 → 2 计算有效值
T 解析:令该交变电流通过一电阻 R,它在前半周期 内通过 2 该电阻产生的热量
• 思路点拨:
解析:(1)感应电动势的最大值为 Em≈NBωS≈3.14 V. (2) 转 过 60°角 时 的 瞬 时 感 应 电 动 势 为 e = Emcos 60° ≈3.14×0.5 V=1.57 V. (3)转过 60° 角过程中产生的平均感应电动势为 3 0.5×0.1×0.1× 2 ΔФ BSsin 60° -=N E =N =100× V≈2.6 Δt 1 1 2π T × 6 6 2π V.
解析:(1)图示位置为中性面,从此时开始计时,交流电动 势的瞬时值为 e=Emsin ωt. π 将 ωt= ,e=10 V 代入上式,求得 Em=20 V. 6 (2)此电流为正弦交变电流,所以交流电动势的有效值 E= Em 20 = V=10 2 V. 2 2
π (3)在线圈转过 的过程中,穿过线圈平面的磁通量变化量 2 Em 20 ΔΦ=B·ΔS.据 Em=BSω 得 ΔΦ= ω = Wb=0.2 Wb,故 q 100 ΔΦ 0.2 =R= C=0.2 C. 1
重要关系 Em E= 2 Um U= 2 Im I= 2 -=nΔФ E Δt - -= E I R+r
适用情况 (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 计算通过电路截面的 电荷量
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【全国百强校】广东省深圳中学高中 物理选 修3-2课 件:5. 2 描述交变电流的物理量(共23张PPT)
8、边长为a的单匝正方形线圈在磁感应强度为 B的匀强磁场中,以OO’为轴匀速转动,角速 度为ω,转轴与磁场方向垂直,线圈电阻为R, 求: (1)线圈从图示位置转过T/4的过程中产生 的热量Q。
T/2
T
-Im
t
2T
【全国百强校】广东省深圳中学高中 物理选 修3-2课 件:5. 2 描述交变电流的物理量(共23张PPT)
i
Im
O
T/2
-Im
i
Im
O T/4
-Im
思考
T T
t
2T
t
2T
【全国百强校】广东省深圳中学高中 物理选 修3-2课 件:5. 2 描述交变电流的物理量(共23张PPT)
【全国百强校】广东省深圳中学高中 物理选 修3-2课 件:5. 2 描述交变电流的物理量(共23张PPT) 【全国百强校】广东省深圳中学高中 物理选 修3-2课 件:5. 2 描述交变电流的物理量(共23张PPT)
4、交变电流电压表达式为u=20sin314tV,求这 个交变电压的最大值U 、有效值U、周期T、频 率f。画出交变电流m的u-t图像。
解: Um =20V
U Um 20 10 2V 22
T 2 0.02s
f 1 50Hz T
u/V
20 0.01 0.02
0 t/s
-20
【全国百强校】广东省深圳中学高中 物理选 修3-2课 件:5. 2 描述交变电流的物理量(共23张PPT)
2.下列交流电,哪一个不是指有效值 ( C ) A.交流电压表读数 B.电饭锅的额定电流 C.电容器击穿电压 D.220 V交流电压
【全国百强校】广东省深圳中学高中 物理选 修3-2课 件:5. 2 描述交变电流的物理量(共23张PPT)
【全国百强校】广东省深圳中学高中 物理选 修3-2课 件:5. 2 描述交变电流的物理量(共23张PPT)
(2)线圈从图示位置转过T/4的过 程中通过线圈某截面的电量q。
q It 2Ba2 Ba2 R 2 R
【全国百强校】广东省深圳中学高中 物理选 修3-2课 件:5. 2 描述交变电流的物理量(共23张PPT)
【全国百强校】广东省深圳中学高中 物理选 修3-2课 件:5. 2 描述交变电流的物理量(共23张PPT)
【全国百强校】广东省深圳中学高中 物理选 修3-2课 件:5. 2 描述交变电流的物理量(共23张PPT)
5、 如图所示为某正弦交流电流的图像,求其 峰值、周期和角速度,并写出该电流的瞬时值 表达式。
【全国百强校】广东省深圳中学高中 物理选 修3-2课 件:5. 2 描述交变电流的物理量(共23张PPT)
7、如图所示,矩形线圈的匝数为n,线圈面 积为S,线圈内阻为r,在磁感应强度为B的匀强 磁场中绕OO’轴以角速度ω匀速转动,外电路 电阻为R。在线圈由图示位置转过90°的过程中, 求:
(1)通过电阻R的电量q;
q It nBS Rr
(2) 电阻R上产生的焦耳热Q 在此过程中电阻R上的焦
耳热为一个周期内产生焦耳热 的1/4,
描述交变电流的物理量
深圳中学
峰值
e
Em
t
O
-Em
频率
e
t
O
T
2T
相位
e
t
O
T
2T
相位
初相位
交变电流的特征量
e
• 峰E值m
• 频率
t
O
• 初相位
T
2T
-Em
有效值与峰值的关系
• 实验:
光照度 传感器
数据 采集器
计算机
示波器
有效值与峰值的关系
• 图像法
iP
Im
O
T/2
-Im
t
T
思考
i
Im
O
3、图中两交变电流通过相同的电阻R。求: (1)分别写出它们的有效值、周期和频率。 (2)计算它们在R上产生的功率之比。
(2)P甲:P乙=I12R:I22R=(I1/I2)2=1:2
【全国百强校】广东省深圳中学高中 物理选 修3-2课 件:5. 2 描述交变电流的物理量(共23张PPT)
【全国百强校】广东省深圳中学高中 物理选 修3-2课 件:5. 2 描述交变电流的物理量(共23张PPT)
分析:
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6、 如图所示,线圈的面积是0.05 ㎡,共有 100匝;线圈电阻为1Ω,外接电阻R=9Ω,匀 强磁场的磁感应强度为B=1/π T,当线圈以 300 r/min的转速匀速旋转时,求:
(1)若从线圈处于中性面开始计时,写出线 圈中 感应电动势的瞬时表达式; (2)线圈转过1/30s时电动势的瞬时 值多大;
t
T
2T
【全国百强校】广东省深圳中学高中 物理选 修3-2课 件:5. 2 描述交变电流的物理量(共23张PPT)
i
I1
O
T/3
-I2
T
T4/3
t
2T
【全国百强校】广东省深圳中学高中 物理选 修3-2课 件:5. 2 描述交变电流的物理量(共23张PPT)
【全国百强校】广东省深圳中学高中 物理选 修3-2课 件:5. 2 描述交变电流的物理量(共23张PPT)
(3)电路中电压表和电流表示数 各 是多少
(4) 线圈每转过一周,外力所做的功。
2.5 J
【全国百强校】广东省深圳中学高中 物理选 修3-2课 件:5. 2 描述交变电流的物理量(共23张PPT)
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思考
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Oபைடு நூலகம்
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【全国百强校】广东省深圳中学高中 物理选 修3-2课 件:5. 2 描述交变电流的物理量(共23张PPT)
1.某交变电流的方向在1 s内改变100次,则其
周期T和频率f分别为( BD )
A.T=0.01 s
B.T=0.02 s
C.f=100 Hz
D.f=50 Hz
【全国百强校】广东省深圳中学高中 物理选 修3-2课 件:5. 2 描述交变电流的物理量(共23张PPT)
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