【物理】5.2 描述交变电流的物理量 课件2(人教选修3-2)

第五章交变电流第二节描述交变电流的物理量人教版选修3-2复习回顾(一)交变电流：大小和方向随时间作周期性变化的电流叫交变电流;简称交流电。其中按正弦规律变化的交流电叫正弦式交流电。（二）正弦式交流电的产生及变化规律a.匀强磁场,b.绕垂直于磁场方向的轴,c.匀速转动.跟磁感线垂直的平面叫做中性面。1、产生条件：2、中性面：a.磁通量最大，b.磁通量变化率为零，c.无感应电动势。复习回顾3、正弦交流电的变化规律：（1）公式法：从中性面开始计时瞬时电动势e=EmsinωtEm=NBSω瞬时电流i=Imsinωt瞬时电压u=Umsinωt（2）图象法：如图所示测一测：（1）什么叫交变电流的周期？（2）什么叫交变电流的频率？（3）它们之间的关系是什么？（4）你知道我国使用的交变电流的周期和频率各是多大吗？（1）周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间（4）角速度：一秒内线圈在匀强磁场中转动的角度。（弧度）（2）频率：交变电流一秒内完成周期性变化的次数（3）关系：Tf1fT22一、周期和频率我国生产和生活所用交流电的周期T=_____s，频率f=___Hz，角速度ω=_____rad/s，在1s内电流的方向变化____次。0.0250100π100生活常识：二、峰值和有效值（1）电容器上的标称电压值（耐压值）是电容器两极间所允许电压的最大值．1、峰值（最大值）：交变电流在一个周期内所能达到的最大数值．EmUmImNBSEm（2）线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速旋转时，电动势的最大值：交流与探讨：问题1：如图所示电流I=2A通过一个R=2Ω的电阻。它是恒定电流。怎样计算通电1S内电阻R中产生的热量?01232i/At/S4JJRtIQ812222解：根据焦耳定律得：交流与探讨：问题2：如图所示电流I通过一个R=1Ω的电阻。它不是恒定电流。1.怎样计算通电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１S内产生同样的热量，这个电流是多大？-212i/At/s-100.51交流与探讨：JJRtIQ8.22)3.0122.011(222解：根据焦耳定律得：２．AARtQIRtIQ67.1118.22１．（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。（抓三同）（3）正弦交流电的有效值与最大值的关系：2mUU2mII2、有效值（2）物理意义：描述交流电做功或热效应的物理量重点说明：A、任何电流都有有效值，但上述关系只限于正弦交变电流，对其他形式的交变电流并不适用．需按定义计算。B、交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值；C、交流电流表和交流电压表的读数是有效值，对于交流电若没有特殊说明的均指有效值。D、在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。2、有效值典题探究：【例1】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。画出交变电流的u-t图像。m解：Um=20VVUUm2102202sT02.02HzTf501200-200.010.02u/Vt/s典题探究：【例2】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。典题探究：解析：从图中可看出:交变电流的周期T＝0.02s,交变电流的角速度ω＝2π／T＝314rad/s在t＝0.0025s＝T／8时，电流为14.14A，而t＝T／8时线圈从中性面转过的角度为45°由电流表达式i＝Imsinωt得：14.14＝Imsin45°Im＝14.14／sin45°＝20A而ω＝2π／T＝314rad/s.故此电流的瞬时表达式为i＝20sin314t(A)【例3】如图表示一交流电的电流随时间变化的图像，此交变电流的有效值是多大？4232典题探究：典题探究：解析：交流电的有效值等于热效应与此交流电等效的恒定电流的值，为分析方便，可选交流电的一个周期进行研究。设此交变电流的有效值为I，根据交流有效值的定义，有：222121122IRTIRTIRT22121()2III221(42)(32)52A所以：课堂小结：交变电流的周期和频率1.周期T（s）2.频率f（HZ）3.相互关系：交变电流的峰值和有效值1.峰值（EmUmIm）2.有效值（EUI）3.相互关系：Tf12mUU2mII反馈练习：1.某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系，如图所示，如果其它条件不变，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（）2.交变电流电源的电压是6V，它跟电阻R1、R2及电容C、电压表一起连成如图电路.忽略电源内阻，U1表示电压表示数，为保证电容器不击穿，电容器耐压值U2，电路如图所示则（）A.U1=6V2B.U2=6VC.U1=6VD.U2≥6V2A.400V,0.02sB.200V,0.02sC.400V,0.08sD.200V,0.08sBCD反馈练习：3．如下图所示，一矩形线圈在匀强磁场中以角速度匀速转动，产生的交变电动势的图象如图，则（）A.交变电流的频率是HzB.当t=0时，线圈平面与磁感线垂直C.当t=0.5s时，e有最大值D.交流电的周期是0.5s4srad/40.5BD4.如图所示，一交流发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动，线圈匝数N=100，线圈电阻为r=3Ω,ab=cd=0.5m，bc=ad=0.4m，磁感应强度B=0.5T，电阻R=311Ω，当线圈以n=300r／min的转速匀速转动时。求：(1)感应电动势的最大值；(2)t=0时线圈在图示位置，写出此交变电流电动势瞬时值表达式；(3)此电压表的示数是多少?VRrREUUmm220212VNBSEm314VttEem)10sin(314)sin(