高中物理52表征交變電流的物理量(原創(chuàng)精品)新人教版課件新人教版選修3

1、5.2 5.2 表征交變電流的物理量表征交變電流的物理量 一、周期和頻率一、周期和頻率 1 1周期（周期（T T）：）：交變電流完成一次周期性變化所交變電流完成一次周期性變化所需的時間。單位是秒（需的時間。單位是秒（s s）。）。 2 2頻率（頻率（f f）：）：交變電流在交變電流在1s1s內(nèi)完成周期性變化內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)。單位是赫茲（的次數(shù)。單位是赫茲（HzHz）。且）。且f=1/Tf=1/T。 我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活中用的交變電流我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活中用的交變電流，周期，周期T=0.02 sT=0.02 s，f=50 Hzf=50 Hz，電流方向每秒改變，電流方向每秒改變100100次

2、。次。 二、峰值二、峰值( (最大值最大值) )和有效值和有效值 1 1峰值峰值( (最大值最大值) )：交變電流在一個周期內(nèi)所能達交變電流在一個周期內(nèi)所能達到的最大數(shù)值。到的最大數(shù)值。 用用 I Im m、E Em m表示表示 E Em m=NBSW=NBSW 思考與討論思考與討論 如圖所示的電流通過一如圖所示的電流通過一個個R=1R=1的電阻，它不的電阻，它不是恒定電流。是恒定電流。1 1、怎樣計算通電、怎樣計算通電1s1s內(nèi)電阻內(nèi)電阻R R中產(chǎn)生的熱量中產(chǎn)生的熱量? ?Q=IQ=I1 12 2RtRt1 1+I+I2 22 2RtRt2 2Q=1Q=12 21 10.4+20.4+22

3、21 10.6=2.8(J)0.6=2.8(J)2 2、如果有一個大小、方向都不變的恒定電流通過電阻、如果有一個大小、方向都不變的恒定電流通過電阻R R，也能在，也能在1s1s內(nèi)產(chǎn)生同樣的熱，這個電流是多大內(nèi)產(chǎn)生同樣的熱，這個電流是多大? ?Q=IQ=I2 2R R（t t1 1+t+t2 2）=2.8=2.8I I2 21 11=2.81=2.8)(8 . 2AI I I2 2R(tR(t1 1+t+t2 2)=I)=I1 12 2RtRt1 1+I+I2 22 2RtRt2 2i/At/s1-2-12010.52 2有效值有效值 交流的有效值是根據(jù)電流的交流的有效值是根據(jù)電流的熱效應熱效應

4、來規(guī)定的。來規(guī)定的。 定義：讓交流和直流通過定義：讓交流和直流通過相同相同阻值的電阻，如果它們在阻值的電阻，如果它們在相同相同的的時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等相等，就把這一直流的數(shù)值叫做這一交流的有，就把這一直流的數(shù)值叫做這一交流的有效值。效值。 （用（用U U、I I表示）表示）227.7.右圖表示一交變電流隨時間而變化的圖象，此交流電流的有效值是右圖表示一交變電流隨時間而變化的圖象，此交流電流的有效值是（ ）A.5A.5B.5AB.5AC. D.3.5AC. D.3.5A2222212TRITRIRTI21232124222）（）（II=5(A)I=5(A)B說明：說明：正弦交變電

5、流的有效值與最大值之間有如下的正弦交變電流的有效值與最大值之間有如下的關系：關系： mmI707. 02II mmU707. 02UU 我們通常說家庭電路的電壓是我們通常說家庭電路的電壓是220V220V，便是指有，便是指有效值。效值。 交流電器的銘牌上所標示的額定電壓及額定電交流電器的銘牌上所標示的額定電壓及額定電流的數(shù)值為有效值。流的數(shù)值為有效值。 一般交流電表（電壓表或電流表）所測量的數(shù)一般交流電表（電壓表或電流表）所測量的數(shù)值為有效值。值為有效值。 凡是沒有特別說明的交變電流的數(shù)值都是有效值。凡是沒有特別說明的交變電流的數(shù)值都是有效值。 220Vi/At/s+10-100.050.1

6、0.150.2例、例、 如圖是一個按正弦函數(shù)規(guī)律變化的交變電流如圖是一個按正弦函數(shù)規(guī)律變化的交變電流請根據(jù)圖象求出它的周期請根據(jù)圖象求出它的周期, ,頻率頻率, ,最大值和有效值最大值和有效值, ,并寫出電流的函數(shù)表達式并寫出電流的函數(shù)表達式. .解析解析: :由圖象可知由圖象可知: :T=0.2s T=0.2s 根據(jù)根據(jù) f=f=1 1/ /T T 得得: :f=5Hzf=5Hz. .AIm10 ttIifm 10sin10sin102 有效值有效值: :最大值最大值: :電流的函數(shù)表達式電流的函數(shù)表達式: :AIIm07. 72102 2222例例1 1、在相同的時間內(nèi)，某正弦交流電通過一

7、阻值為100的電阻產(chǎn)生的熱量，與一電流強度為3A的直流電通過同一阻值的電阻產(chǎn)生的熱量相等，則（ ）A.此交流電的電流的有效值為3A，最大值為3 A、此交流電的電流的有效值為3A，最大值為3A B、此交流電的電流的有效值為3A，最大值6AC、電阻兩端的交流電壓的有效值為300V，最大值為300VD.電阻兩端的交流電壓的有效值為300v，最大值為 600V2此交流電的電流的有效值為此交流電的電流的有效值為I=3AI=3A最大值為最大值為32AC此交流電的電壓的有效值為此交流電的電壓的有效值為U=IR=300VU=IR=300V最大值為最大值為3002例2、一只低壓教學電源輸出的交變電壓瞬時值U=1

8、0 sin314t(V)，關于該電源的規(guī)格和使用，以下說法正確的是（ ）A.這只電源可以使10V2W的燈泡正常發(fā)光B.這只電源的交變電壓的周期是314sC.這只電源在t=0.01s時電壓達到最大值D.“10V2F”電容器不能接在這只電源上 2此交流電的電壓的有效值為此交流電的電壓的有效值為U=UU=Um m/ =10 / =10V/ =10 / =10V222=2/T=314=100 T=1/50=0.02（S） 在t=0.01s時u=0P35UC承受 Um=102A D例3、發(fā)電機轉子是匝數(shù)n=100，邊長L=20cm的正方形線圈，其置于磁感應強度B=0.5T的勻強磁場中，繞著垂直磁場方向的

9、軸以=100(rads)的角速度轉動，當轉到線圈平面與磁場方向垂直時開始計時.線圈的電阻r=1，外電路電阻R=99.試求：(1)寫出交變電流瞬時值表達式；(2)外電阻上消耗的功率；(3)從計時開始，線圈轉過/3的過程中，通過外電阻的電荷量是多少?(1) i(1) i= =I Im msinsint tI Im m=E=Em m/(R+r)/(R+r)E Em m=NBS=100=NBS=1000.50.50.20.20.20.2100=200(V)100=200(V)I Im m=E=Em m/(R+r)=200/100=2/(R+r)=200/100=2 i=Ii=Im msint=2sin

10、100tsint=2sin100t2222mII(2) P(2) P= =I I2 2R=2R=22 299=198099=1980（W W）q=Iq=It= E/(R+r) t=N/(R+r)t tt= E/(R+r) t=N/(R+r)t t= N/(R+r)=NBs/2(R+r)=0.01N/(R+r)=NBs/2(R+r)=0.01（C C）（3）=2-1=BScos /3 -BS=-BS/2abcdOORB例例4 4、如圖，矩形線圈面積為、如圖，矩形線圈面積為s s，匝數(shù)為，匝數(shù)為N N，線圈電阻為，線圈電阻為r r，在磁感強度為，在磁感強度為B B的勻強的勻強磁場中繞磁場中繞OOO

11、O軸以角速度軸以角速度勻速轉動，外電路電阻為勻速轉動，外電路電阻為R R。求：。求：、寫出線圈在轉動中產(chǎn)生的電動勢的最大值表達式；、寫出線圈在轉動中產(chǎn)生的電動勢的最大值表達式；、如果線圈從圖示位置開始計時，寫出電動勢的瞬時表達式；、如果線圈從圖示位置開始計時，寫出電動勢的瞬時表達式；、當線圈由圖示位置轉過、當線圈由圖示位置轉過90900 0的過程中，電阻的過程中，電阻R R上所產(chǎn)生的熱量；上所產(chǎn)生的熱量；、當線圈由圖示位置轉過、當線圈由圖示位置轉過90900 0的過程中，通過電阻的過程中，通過電阻R R的電荷量。的電荷量。2222)(4rRSBNRQ2) 3 (REQ2)(2RrRNBSQtR

12、EQ2RtrRtNQ2)(2)(22RrRNBSQ22NBSEEmabcdOORB、當線圈由圖示位置轉過900的過程中，通過電阻R的電荷量。RBSRqrRNBSrRNqtNErRNtrRtNtrREtIq注意注意:計算熱量用有效值計算熱量用有效值計算電量用平均值計算電量用平均值1111試求圖示電壓的有效值：試求圖示電壓的有效值： 100t/suT/2T3T/22T25U U2 2T/R=UT/R=U1 12 2T/2R=25T/RT/2R=25T/RU=5U=5t/s0.10.2 0.310-1000.4i/A1212、如圖所示，表示一交流電的電流、如圖所示，表示一交流電的電流隨時間的變化圖象

13、，其中電流正值為隨時間的變化圖象，其中電流正值為正弦曲線的正半周，則該交流電的有正弦曲線的正半周，則該交流電的有效值為多少？效值為多少？I I2 2=I=I1 12 2/2+I/2+I2 22 2/2/2I I2 2RT=IRT=I1 12 2RT/2+IRT/2+I2 22 2RT/2RT/2357521102125222II）（反饋練習反饋練習. 圖中是某一交流電電流隨時間變化的圖像，圖中是某一交流電電流隨時間變化的圖像，此交流電的有效值是此交流電的有效值是 .10100 1 2 3 4 5 6 解解: 周期為周期為0.03s,后后1/3T內(nèi)的有效值為內(nèi)的有效值為A10Q=I1 2 R2T

14、/3+ I22 R T/3=25RT=I2 RT I=5AA225前前2/3T內(nèi)的有效值為內(nèi)的有效值為5Ai/ At/ 0.01s25.一個接在某直流電源上的電熱器所消耗的電功率為P1，若把它接到電壓最大值與直流電壓相等的交流電源上，該電熱器所消耗的電功率為P2，則P1：P2為（ ）A.2：1B.1：2C.1：1D.1： P P1 1=U=U1 12 2/R/RP P2 2=U=U2 22 2/R/RU U2m2m=U=U1 1U U2 2=U=U2m2m/ =U/ =U1 1/ /22P P2 2=U=U2 22 2/R=U/R=U1 12 2/2R=P/2R=P1 1/2/2A226.把電

15、熱器接到110V的直流電源上，每秒產(chǎn)生的熱量為Q，現(xiàn)把它接到交流電源E，每秒產(chǎn)生的熱量為2Q，則交流電壓的最大值是（ ）A.110 v B.220 V C.220VD.110VQ=110Q=1102 2/R/R2Q=E2Q=E2 2/R=2/R=21101102 2/R/R2110EE Em m= E=220(V)= E=220(V)2Cn8 8、正弦交流電壓、正弦交流電壓U=50sin100tU=50sin100t（V V）加在一個氖管燈泡）加在一個氖管燈泡兩端，已知氖管的輝光電為兩端，已知氖管的輝光電為 ，求：這個氖管燈泡，求：這個氖管燈泡接在此交流電壓上一個周期里發(fā)光的時間是接在此交流電

16、壓上一個周期里發(fā)光的時間是 （ ）nA.0.02B.0.0025sC.0.01sD.0.005s25 2 V5025 2V根據(jù)對稱性，一個周期內(nèi)霓虹燈不能根據(jù)對稱性，一個周期內(nèi)霓虹燈不能發(fā)光的時間為發(fā)光的時間為4 4t t1 1，t1=T/8T= 2T= 2/ = = 2 2/100 =1/50/100 =1/50再由對稱性求得一個周期內(nèi)能發(fā)光的時間：再由對稱性求得一個周期內(nèi)能發(fā)光的時間： t=T-4tt=T-4t1 1=T/2=1/100=0.01s=T/2=1/100=0.01sC試估算在一個小時內(nèi)，試估算在一個小時內(nèi)，氖管氖管發(fā)光時間有多長？發(fā)光時間有多長？發(fā)光時間有半小時發(fā)光時間有半小

17、時13. 13. 一小型發(fā)電機內(nèi)的矩形線圈在勻速磁場中以恒定的角速度一小型發(fā)電機內(nèi)的矩形線圈在勻速磁場中以恒定的角速度繞繞垂直于磁場方向的固定軸轉動，線圈匝數(shù)垂直于磁場方向的固定軸轉動，線圈匝數(shù)n=100n=100，穿過每匝的磁通，穿過每匝的磁通量量隨時間按正弦規(guī)律變化，如圖所示，發(fā)電機內(nèi)阻隨時間按正弦規(guī)律變化，如圖所示，發(fā)電機內(nèi)阻r=5.0r=5.0，外，外電路電阻電路電阻R=95R=95。已知感應電動勢的最大值。已知感應電動勢的最大值E Em m=n=nm m。其中。其中m m為為穿過每匝線圈磁通量的最大值。求串聯(lián)在外電路中的交流電流表穿過每匝線圈磁通量的最大值。求串聯(lián)在外電路中的交流電流

18、表（內(nèi)阻不計）的讀數(shù)？（內(nèi)阻不計）的讀數(shù)？A A)(21002100 . 1200100222VnEEmmI=E/(R+r)I=E/(R+r)(2 AI =2/T=2/10-2=200 9.9.將一電熱器接在將一電熱器接在10V10V直流電源上，在時間直流電源上，在時間t t內(nèi)可將一壺水燒開內(nèi)可將一壺水燒開. .現(xiàn)現(xiàn)將電熱器接到一個將電熱器接到一個U=10sint(V)U=10sint(V)的交變電源上，煮開同一壺水需的交變電源上，煮開同一壺水需時間時間_；若接到另一交流電源上，需要時間為；若接到另一交流電源上，需要時間為t t3 3，那么這，那么這個交流電源最大值為個交流電源最大值為_._.

19、Q=102t/RRtQ2210）（310U）（VUm6103102t=2tQ=102t/R=U2t/3R）（V6102t10.10.某電路兩端交流電壓某電路兩端交流電壓u=Uu=Um msin100t(V)sin100t(V)，在，在t=0.005st=0.005s時刻，電時刻，電壓壓u u值為值為10V.10V.求接在此電路兩端的電壓表示數(shù)求接在此電路兩端的電壓表示數(shù). .如將阻值為如將阻值為R R的電阻的電阻接在此交流電壓上時功率為接在此交流電壓上時功率為P P；而改接在電壓為；而改接在電壓為U U0 0的直流電壓上時的直流電壓上時功率為功率為P P2 2，求，求U U0 0值值. .u=

20、Um msin100t10=Um msin1000.00510=U10=Um msinsin/2/2Um=10(V)）（VUUm252P=U2/RP/2=U2/2R=U02/R）（VUU520227.7.右圖表示一交變電流隨時間而變化的圖象，此交流電流右圖表示一交變電流隨時間而變化的圖象，此交流電流的有效值是（的有效值是（ ）A.5 A.5 AB.5AC. AD.3.5AI1 2 RT/2+ I22 R T/2=I2 RT223224222）（）（II=5(A)I=5(A)B11試求圖示電壓的有效值：10）（VU1025）（VU25U=5(v)U=5(v)U=10(v)U=10(v)1. 1.

21、 下列關于交變電流的有效值的說法中，正確的是（下列關于交變電流的有效值的說法中，正確的是（ ）A A交變電流的有效值就是平均值；交變電流的有效值就是平均值；B B任何交變電流的最大值總是等于有效值的任何交變電流的最大值總是等于有效值的 倍；倍；C C交變電流的有效值是根據(jù)電流熱效應來規(guī)定的；交變電流的有效值是根據(jù)電流熱效應來規(guī)定的；D D正弦交變電流的有效值是按正弦規(guī)律變化的。正弦交變電流的有效值是按正弦規(guī)律變化的。2C2.2.下面關于交變電流的說法中正確的是（下面關于交變電流的說法中正確的是（ ）A.A.交流電器設備上所標的電壓和電流值是交變電流的最大值交流電器設備上所標的電壓和電流值是交變電流的最大值B.B.用交流電表測定的讀數(shù)值是交流電的瞬時值用交流電表測定的讀數(shù)值是交流電的瞬時值C.C.給定的交變電流數(shù)值，在沒有特別說明的情況下都是指有效值給定的交變電流數(shù)值，在沒有特別說明的情況下都是指有效值D.D.跟交變電流有相同熱效應的直流電的數(shù)值是交變電流的有效值跟交變電流有相