教案描述交變電流的物理量

第五章交變(jiāobiàn)電流第二節(jié)描述交變(jiāobiàn)電流的物理量第一頁，共43頁。1．了解交變電流的周期和頻率的含義，知道(zhīdào)兩者之間的關(guān)系．2．知道(zhīdào)交變電流的峰值、瞬時值和平均值及有效值．3．理解交變電流有效值的含義，并會計算交變電流的有效值．(重點＋難點)4．知道(zhīdào)相位及相位差的概念．學(xué)習(xí)(xuéxí)要求第二頁，共43頁。復(fù)習(xí)(fùxí)回憶(一)交變(jiāobiàn)電流：大小和方向(fāngxiàng)隨時間作周期性變化的電流;簡稱交流。其中按正弦規(guī)律變化的交流電叫正弦交流電?！捕痴医涣麟姷漠a(chǎn)生及變化規(guī)律當(dāng)線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時，線圈中產(chǎn)生的電流是隨時間按正弦規(guī)律變化的。即正弦交流電。跟磁感線垂直的平面叫做中性面。這一位置穿過線圈的磁通量最大，但線圈的磁通量變化率為零，線圈中無感應(yīng)電動勢。1、產(chǎn)生：2、中性面：第三頁，共43頁。3、規(guī)律(guīlǜ)：函數(shù)(hánshù)表達式：從中性面開始計時在純電阻(diànzǔ)電路中:

電流:電壓:電動勢:第四頁，共43頁。一、描述(miáoshù)交流電的物理量1、最大值〔峰值(fēnɡzhí)〕：EmUmＩm２、瞬時值：uie第五頁，共43頁。３、周期(zhōuqī)和頻率：〔1〕周期(zhōuqī)：交變電流完成一次周期性變化(biànhuà)所需的時間?！?〕角頻率：線圈在勻強磁場中轉(zhuǎn)動的角速度?！?〕頻率：一秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)。T和f的物理意義：表征交流電變化的快慢?！?〕關(guān)系：一個周期內(nèi)電流方向改變兩次。我國生產(chǎn)和生活用交流電的周期T＝_______s，頻率f=_______Hz，角速度ω＝_______rad/s，在1s內(nèi)電流的方向變化__________次。50１００π100第六頁，共43頁。例1.某交流發(fā)電機產(chǎn)生的感應(yīng)(gǎnyìng)電動勢與時間的關(guān)系，如下圖，如果其它條件不變，僅使線圈的轉(zhuǎn)速加倍，那么交流電動勢的最大值和周期分別變?yōu)椤病矪第七頁，共43頁。練習(xí)2：如下圖為某正弦(zhèngxián)交流電流的圖像，求其峰值、周期和角速度，并寫出該電流的瞬時值表達式。

Im＝20A電流(diànliú)的瞬時表達式為i＝Imsin100πt(A)那么(nàme)14.14=ImSin100π×第八頁，共43頁。4、有效值定義：讓交變電流和恒定電流通過大小相同(xiānɡtónɡ)的電阻，在交流的 內(nèi)它們產(chǎn)生的熱量，這個恒定電流的電流、電壓，叫做這個交流的有效值．一個(yīɡè)周期相等(xiāngděng)正弦交變電流的有效值與最大值之間的關(guān)系I＝

Im，U＝

Um，E＝

Em.第九頁，共43頁。思考與判斷：交變(jiāobiàn)電流的有效值是不是其在某一段時間內(nèi)的平均值？第十頁，共43頁。1．概念：交變電流的表達式u＝Emsin(ωt＋φ)中的相當(dāng)于角度(jiǎodù)的量，即“ 〞稱為交變電流的 ．2．初相位：t＝0時交變電流的 ．3．相位差：兩個交變電流的之差．對于頻率相同的兩個交變電流，其相位差等于其 之差，即Δφ＝ .ωt＋φ相位(xiàngwèi)相位(xiàngwèi)相位初相位φ2－φ15、相位第十一頁，共43頁。第二(dìèr)局部重點、難點第十二頁，共43頁。1．有效值的理解交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來定義的．讓交變電流與恒定電流分別通過相同的電阻，如果在交流電的一個周期內(nèi)它們產(chǎn)生的熱量相等，而這個恒定電流是I、電壓(diànyā)是U，就叫做這個交變電流的有效值．一、有效值的理解(lǐjiě)與計算第十三頁，共43頁。(一)理解交變電流的有效值要注意“三同〞電阻相同，時間相同，產(chǎn)生熱量相同(二)以下情況都是指有效值：1、通常所說的交變電流的電流、電壓：如照明電壓220伏動力電路電壓380伏2、交變電流電表(diànbiǎo)的讀數(shù)3、交變電流用電器銘牌上標(biāo)出的額定電壓、額定電流、電功率4、保險絲的熔斷電流5、計算電能與其他形式能的轉(zhuǎn)化6、計算電流做功、電熱及電流的功率7、在沒有具體說明的情況下，給出的交流電數(shù)值注意：計算通過導(dǎo)體(dǎotǐ)橫截面的電量用平均值。計算電容器的耐壓〔擊穿電壓〕用最大值第十四頁，共43頁。第十五頁，共43頁。3．幾種常見交變(jiāobiàn)電流有效值的計算第十六頁，共43頁。第十七頁，共43頁。第十八頁，共43頁。二、交變(jiāobiàn)電流的“四值〞區(qū)別第十九頁，共43頁。第二十頁，共43頁。第二十一頁，共43頁。第三(dìsān)局部重要題型第二十二頁，共43頁。如下(rúxià)圖為一交變電流的圖象，那么該交變電流的有效值為多大？對有效值的理解(lǐjiě)和計算第二十三頁，共43頁。第二十四頁，共43頁。第二十五頁，共43頁?！踞槍τ?xùn)練(xùnliàn)】1.有兩個完全相同的電熱器，分別通以如圖甲和乙所示的峰值相等的方波交變電流和正弦交變電流．求這兩個電熱器的電功率之比．第二十六頁，共43頁。答案(dáàn)：2∶1第二十七頁，共43頁。 如下圖，勻強磁場的磁感應(yīng)強度B＝0.5T，邊長L＝10cm的正方形線圈(xiànquān)abcd共100匝，線圈(xiànquān)電阻r＝1Ω，線圈(xiànquān)繞垂直于磁感線的對稱軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，角速度ω＝2πrad/s，外電路電阻R＝4Ω，求：交流電“四值〞的綜合(zōnghé)應(yīng)用第二十八頁，共43頁。第二十九頁，共43頁。第三十頁，共43頁。答案(dáàn)：(1)3.14V(2)1.57V(3)2.6V(4)1.78V(5)0.99J(6)0.0866C第三十一頁，共43頁。第三十二頁，共43頁。第三十三頁，共43頁。第三十四頁，共43頁。第三十五頁，共43頁。易錯點第三十六頁，共43頁。誤區(qū)一：對交流電的有效值的理解不正確1.如圖表示(biǎoshì)一交流電的電流隨時間而變化的圖象，此交流電的有效值是〔〕第三十七頁，共43頁。解析：交流電的有效值是根據(jù)其熱效應(yīng)而定義的，它是從電流(diànliú)產(chǎn)生焦耳熱相等的角度出發(fā)，使交流電與恒定電流(diànliú)等效．設(shè)交流電的有效值為I，令該交流電通過一個純電阻用電器R，在一個周期內(nèi)有第三十八頁，共43頁。第三十九頁，共43頁。誤區(qū)二：混淆交流電的有效值和平均值2.如下(rúxià)圖，矩形線圈abcd在磁感應(yīng)強度B＝2T的勻強磁場中繞軸OO′以角速度ω＝10πrad/s勻速轉(zhuǎn)動，線圈共10匝，ab＝0.3m，bc＝0.6m，負載電阻R＝45Ω.求：(1)電阻R在0.05s內(nèi)所發(fā)出的熱量(2)0.05s內(nèi)流過的電荷量(設(shè)線圈從垂直中性(zhōng