物理選修3-2課堂探究第五章第二節(jié)描述交變電流的物理量含解析

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精課堂研究研究一有效值的理解與計算·問題導(dǎo)引·現(xiàn)在的調(diào)光臺燈、調(diào)速電風(fēng)扇是用可控硅電子元件來實現(xiàn)的。以下列圖為經(jīng)過一個雙向可控硅調(diào)治后加在電燈上的電壓，請思慮：(1)以下列圖的交變電流是正弦式交變電流嗎？（2)如何求得該交變電流電壓的有效值？提示：（1)不是正弦式交變電流.（2)依照電流的熱效應(yīng)即可求得有效值?！っ麕熅v·1．有效值的理解交變電流的有效值是依照電流的熱效應(yīng)定義的，理解有效值重點在“等效”,“收效”相同在定義中表現(xiàn)為相同電阻、相同時間，產(chǎn)生相同熱量，交變電流與多大的直流電“收效”相同，有效值就是多大。2．有效值的兩種計算方法(1)若按正（余）弦規(guī)律變化的電流，可利用交變電流的有效值學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精與峰值間的關(guān)系求解，即

E＝

Em

，U＝Um

，I＝

Im

。2

2

2（2）當(dāng)電流是非正弦交變電流時，必定依據(jù)有效值的定義求解。3．幾種典型交變電流的有效值電流名稱電流圖象有效值正弦式交變I＝Im2電流正弦半波電I＝Im2流正弦單向脈I＝Im2動電流矩形脈動電I＝

tT

Im流非對稱性交1I＝I12I222變電流【例題1】以下列圖表示一交變電流隨時間變化的圖象，此交變電流的有效值是（)學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精A．52AB．2.5AC．3。52AD．3.5A解析：依照交變電流有效值的定義易知，讓題圖中的交變電流和一恒定電流經(jīng)過同一個電阻，若是在相同時間內(nèi)電阻產(chǎn)生的熱量相同，則此時恒定電流就等于此交變電流的有效值。設(shè)此交變電流的有效值為I，則在任意一個周期內(nèi)有I2RT＝I12RTI22RT,I2＝（22A）222×1＋(32A）2×1,解得I＝2.5A。222答案：B題后反思(1)第一要解析交變電流的變化規(guī)律，在一個交變電流中可能存在幾種形式的電流.(2）交變電流中存在幾種形式的電流，可在一個周期內(nèi)分段求出產(chǎn)生的熱量，求其和

.(3)正弦式電流的最大值和有效值的關(guān)系是：

I＝

Im

,U＝Um

，非正2

2弦式電流不吻合此關(guān)系。(4)由不相同恒定電流分段構(gòu)成的交變電流的有效值不是算術(shù)平均值，而是分段用焦耳定律求解。研究二瞬市價、最大值、有效值、平均值有何差異與聯(lián)系學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精·問題導(dǎo)引·如圖甲為一電容器，乙圖為保險絲管，請思慮：(1)將電容器接在交流電路上，要保證電容器正常工作，需要考慮交變電流哪一個值?(2)若保證保險絲管正常使用，應(yīng)試慮交變電流哪一個值？提示：（1)最大值。（2)有效值?！っ麕熅v·瞬市價、最大值、有效值、平均值之間的差異和聯(lián)系物理含義重要關(guān)系適用情況瞬時交變電流某e＝Emsinωt計算線圈某一時值一時刻的值i＝Imsinωt刻的受力情況最大最大的瞬時Em＝NBSω確定用電器的耐值值Im＝Emr壓值R有效跟交變電流E＝Em(1）計算與電流熱2值的熱效應(yīng)等U＝Um效應(yīng)相關(guān)的量(如2學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精效的恒定電流值交變電流圖象中圖線與平均

I＝Im2(正弦式交變電流)En

功率、熱量)（2)交流電表的測量值(3)電氣設(shè)備注明的額定電壓、額定電流(4）保險絲的熔斷電流計算經(jīng)過電路截時間軸所夾值

I

tE

面的電荷量面積與時間的比值

Rr【例題2】以下列圖，一個邊長L＝10cm、匝數(shù)N＝100的正方形線圈abcd在勻強磁場中繞垂直于磁感線的對稱軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，磁感覺強度B＝0.50T，角速度ω＝10πrad/s，外電路電阻R＝4.0Ω，線圈內(nèi)阻r＝1。0Ω.學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精（1）寫出線圈由圖中所示地址開始計時時,感覺電動勢的瞬時值表達式。2）求交流電壓表的示數(shù).(3）線圈轉(zhuǎn)一圈外力做多少功？(4）從圖示地址轉(zhuǎn)過90°的過程中流過電阻R的電荷量是多大？解析：(1）感覺電動勢的最大值為22×3.14V15＝.7V。Em＝NBLω＝100×0。50×01?！?0圖示地址(t＝0時）感覺電動勢最大,所以感覺電動勢的瞬市價表達式為e＝Emcosωt＝15.7cos(10t）πV.(2）電壓表示數(shù)為電阻兩端電壓的有效值，即U＝REm4.015.7V＝8。9V。Rr24.01.02(3）電動勢的有效值E＝Em。2線圈勻速轉(zhuǎn)動的周期T＝2π。線圈勻速轉(zhuǎn)動一圈,外力做功大小等于電功的大小，即W＝學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精2RErT。代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得W＝4。9J.(4）從t＝0起轉(zhuǎn)過90°過程中，t內(nèi)流過R的電荷量q＝Nt＝NBL2。(Rr)tRr代入數(shù)據(jù)得q＝0.1C.答案：（1)e＝15。7cos（10πt)V(2）8.9V(3)4.