高中物理 3.1 交變電流的特點課件 魯科版選修32.ppt

第3章交變電流 第1節(jié)交變電流的特點 1 2 3 1 恒定電流與交變電流的比較 1 定義 恒定電流 電流的大小和方向都不隨時間變化 交變電流 電流的大小和方向隨時間做周期性變化 2 圖象 3 正負(fù)極 直流電源有正負(fù)極 交流電源沒有正負(fù)極 在連接使用直流電源的用電器時一定要注意不要將正負(fù)極接反 如在使用直流電流表 直流電壓表時一定要讓電流從電表的正接線柱流入 負(fù)接線柱流出 1 2 3 2 交變電流的周期和頻率 1 周期 交變電流完成一次周期性變化所需的時間叫做它的周期 2 頻率 交變電流在單位時間 1s 內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)叫做它的頻率 3 周期和頻率的關(guān)系 4 正 余 弦式交變電流 電流的大小和方向隨時間按正弦規(guī)律變化 這種電流叫做正弦式交變電流 1 2 3 3 交變電流的最大值和有效值 1 最大值 交變電流的最大值是指它的電動勢 電壓或電流在一個周期內(nèi)能達(dá)到的最大值 又稱峰值 2 有效值 讓交變電流與恒定電流通過相同電阻 如果它們在相同的時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等 這個恒定電流i 電壓u叫做這個交變電流 交變電壓的有效值 3 正弦式交變電流峰值和有效值的關(guān)系 im um表示峰值 i u表示有效值 則 練一練 多選 下列說法正確的是 a 使用交流電的用電器銘牌上所標(biāo)示的額定電壓 額定電流的數(shù)值均為最大值b 用交流電流表和電壓表測得的數(shù)值是有效值c 照明電路電壓220v指的是有效值d 所有交變電流的有效值和最大值之間均存在的關(guān)系解析 各種使用交變電流的用電器銘牌上所標(biāo)示的數(shù)值均為有效值 故選項a錯誤 交流電表測量值為有效值 故選項b正確 照明電路電壓220v指的是有效值 故選項c正確 是正 余 弦式交變電流有效值和最大值的關(guān)系 故選項d錯誤 答案 bc 1 2 3 探究一 探究二 探究一直流電和交變電流問題導(dǎo)引下圖畫出的四種電流的波形 都是周期性變化的 你能判斷出哪些是交變電流嗎 其中哪個是正弦式交變電流呢 你能得出什么樣的規(guī)律呢 提示題圖乙 丙為交變電流 題圖乙是正弦式交變電流 大小和方向都隨時間做周期性變化的電流叫交變電流 其中按正弦規(guī)律變化的交變電流叫正弦式交變電流 探究一 探究二 名師精講1 直流電及其分類 1 方向不隨時間變化的電流叫直流電 2 直流電分為恒定電流和脈動直流電兩類 其中大小和方向都不隨時間改變的電流叫恒定電流 方向不隨時間改變 而大小隨時間改變的電流叫脈動直流電 2 交變電流及其分類 1 大小和方向隨時間做周期性變化的電流叫交變電流 其中大小不變 方向改變的電流也是交變電流 2 按交變電流的特點可分為正弦 或余弦 式交變電流 矩形波交變電流和鋸齒波交變電流等 探究一 探究二 3 交變電流的圖象 1 正弦式交變電流隨時間的變化情況可以由圖象表示出來 圖象描述的是交變電流隨時間變化的規(guī)律 它是一條正弦曲線 如圖所示 從圖中我們可以找出正弦式交變電流的最大值im和周期t 探究一 探究二 2 非正弦式交變電流的形式多種多樣 如圖是幾種常見的交變電流的圖象 特別提醒交變電流的形式是多種多樣的 其共同的特點是方向做周期性變化 交變電流的大小可以變 也可以不變 探究一 探究二 例題1 多選 關(guān)于交變電流和直流電的說法中正確的是 a 如果電流大小做周期性變化 則一定是交變電流b 直流電的大小可以變化 但方向一定不變c 交變電流一定是按正弦或余弦規(guī)律變化的d 交變電流的最大特征就是電流的方向發(fā)生周期性的變化解析 方向不隨時間變化的電流是直流 其大小可以變化 若大小也不變則為恒定電流 大小和方向隨時間做周期性變化的電流 叫交變電流 其中方向周期性變化是主要特征 正弦或余弦是其中的一種 故選項a c錯誤 選項b d正確 答案 bd反思區(qū)分交變電流和直流電的關(guān)鍵是看電流的方向是否隨時間發(fā)生變化 探究一 探究二 探究二交變電流有效值的理解與計算問題導(dǎo)引如圖所示 兩個不同電路 相同的水壺且盛有等量的水 初溫相同 同時加熱相同時間把水燒開 這能說明什么呢 提示交變電流和直流電產(chǎn)生的效果 熱功率 相同 探究一 探究二 名師精講1 有效值的特點 1 交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來規(guī)定的 與電流的方向無關(guān) 但一般與所取時間的長短有關(guān) 一般取一個周期的時間 2 在定義有效值時應(yīng)注意三同 相同電阻 相同時間 產(chǎn)生相同熱量 2 有效值的計算方法 1 分段計算交變電流在一個周期內(nèi)通過某電阻產(chǎn)生的熱量q 2 讓恒定電流通過相同的電阻 在交變電流的一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量等于q 則q i2rt或 相對應(yīng)的i u即為交變電流 交變電壓的有效值 探究一 探究二 探究一 探究二 探究一 探究二 特別提醒1 涉及交變電流的功 功率 焦耳熱的計算時要用交變電流的有效值 保險絲的熔斷電流用有效值 交流用電器銘牌上所標(biāo)示的額定電壓 額定電流等量值為有效值 交流電壓表 電流表的示數(shù)為有效值 當(dāng)人們提到某一交流量的時候 如果沒有特別說明 均指有效值 2 電容器的擊穿電壓指的是交變電壓的峰值 探究一 探究二 例題2如圖所示為一交變電流的圖象 則該交變電流的有效值為多大 解析 令該交變電流通過一電阻r 它在前半周期內(nèi)通過該電阻產(chǎn)生的熱量 它在后半周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量 故在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量q交 q1 q2 設(shè)某一恒定電流i在相同的時間t內(nèi)通過該電阻產(chǎn)生的熱量為i2rt 由有效值的定義知 i2rt 得i i0 答案 i0反思只有正 余弦式交變電流才有 其他情況應(yīng)根據(jù)電流熱效應(yīng)求有效值 探究一 探究二 探究一 探究二 變式訓(xùn)練 請寫出如圖所示交變電壓的最大值 有效值 探究一 探究二 解析 題圖甲為正弦式交變電壓 故um 2v u v 題圖乙所示的交變電壓的最大值為2v 有效值的計算同例題2 故u v 題圖丙所示的交變電壓顯然有um u 2v 題圖丁所示的電壓為非對稱性交變電壓 故um 4v 有效值可根據(jù)u 計算 得u 5v 答案 甲 um 2v u v 乙 um 2v u v 丙 um 2v u 2v 丁 um 4v u 5v 12345 1 如圖所示 圖象中不屬于交變電流的是 解析 交變電流的方向一定隨時間呈現(xiàn)周期性變化 故選項d符合題意 答案 d 12345 2 關(guān)于交變電流的有效值 以下說法正確的是 a 交變電流的有效值就是它的平均值b 如果交變電流接在電阻r上一個周期t內(nèi)產(chǎn)生的熱量為q 則電流的有效值為c 任何交變電流都具有的關(guān)系d 照明電壓220v和動力電壓380v指的是峰值解析 交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)定義的 平均值不是有效值 如線圈在勻強磁場中轉(zhuǎn)動一圈 平均電動勢為零 而有效值不為零 選項a錯誤 選項b符合有效值的定義 選項b正確 的關(guān)系適用于正 余 弦式交變電流 選項c錯誤 照明電壓220v和動力電壓380v指的是有效值 選項d錯誤 答案 b 12345 3 某電容器兩端所允許加的最大直流電壓是250v 若它可以在正弦式交變電流電路中使用 交流電壓可以是 a 250vb 220vc 352vd 177v解析 電容器的耐壓值是指最大值 而交流電壓是指的有效值 根據(jù)正弦式交變電流的有效值公式得 選項d符合題意 答案 d 12345 4 多選 某交變電流的方向在1s內(nèi)改變100次 則其周期t和頻率f分別為 a t 0 01sb t 0 02sc f 100hzd f 50hz解析 由于正弦式交變電流每周期內(nèi)方向改變兩次 所以其頻率為50hz 由得t 0 02s 選項b d正確 答案 bd 12345 5 如圖所示的電流i通過一個r 1 的電阻 它不是恒定電流 1