2019-2020年粤教版高中物理选修3-2课件：2.3 表征交变电流的物理量(共34张PPT)

第二章　交变电流第三节　 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 征交变电流的物理量 学习目标 知识脉络 1.知道交变电流的周期、频率的含义，以及它们相互间的关系．知道我国生产和生活用电的周期(频率)的大小．(重点)2．知道交变电流的峰值和有效值的意义．能利用有效值的定义计算某些交变电流的有效值．(难点)3．会应用正弦式交变电流的有效值公式进行有关计算．(重点)4．具有运用类比、迁移的科学方法分析新问题的意识和能力. 时间sHz[自主预习·探新知][知识梳理]一、交变电流的周期和频率1．周期：交变电流完成一次周期性变化的叫作它的周期．单位是.2．频率：交变电流在1s内完成周期性变化的次数叫频率．单位是.3．周期T、频率f、角速度ω的关系：ω＝eq\f(2π,T)＝2πf，T＝eq\f(1,f).最大阻值热量有效值有效值额定电压额定电流二、交变电流的峰值和有效值1．峰值：交变电流在一个周期内所能达到的数值．2．有效值(1)定义：交变电流和恒定电流分别通过相同的电阻，如果它们在相同时间内产生的相等，这一恒定电流的数值就是相应交变电流的．(2)应用①无特别说明的交变电流的电压、电流值是有效值．②交流电表测量的交变电流的电压、电流值是．③交流用电设备所标注的、指有效值．3．正弦式交变电流有效值和峰值的关系E＝＝.I＝＝.U＝＝.0.707Um0.707Em0.707ImUm/eq\r(2)Em/eq\r(2)Im/eq\r(2)×√××√√[基础自测]1．思考判断(1)交变电流周期越大，说明方向变化越快．()(2)我国交变电流周期为0.02s，频率50Hz.()(3)交变电流的方向每个周期改变一次．()(4)任何形式的交变电流的有效值和峰值都有关系U＝Um/eq\r(2).()(5)照明电压220V、动力电压380V，指的都是交变电流的电压的有效值．()(6)交流电压表和电流表测量的都是交变电流的有效值．()【提示】　(1)周期越大，方向变化越慢．(3)交变电流的方向每个周期改变两次．(4)只有正(余)弦式交流电才有U＝eq\f(Um,\r(2)).2．(多选)某交变电流的方向在1s内改变100次，则其周期T和频率f分别为(　　)【导学号：97752101】A．T＝0.01s　　　　B．T＝0.02sC．f＝100HzD．f＝50Hz【答案】　BD3．图2­3­1中两交变电流分别通过相同电阻R.(1)分别写出它们的有效值、周期、频率；(2)计算它们在R上产生的功率之比．甲　　　　　　　　　　乙图2­3­1【解析】　(1)图甲为正弦交变电流，其有效值I1＝0.707Im＝3.54A，周期T1＝0.4s，频率f1＝2.5Hz；图乙为方波交流电，电流的大小不变，方向做周期性变化，由于热效应与电流方向无关，因而它的有效值I2＝5A，周期T2＝0.3s，频率f2＝eq\f(10,3)Hz.(2)由公式P＝I2R得P甲∶P乙＝1∶2.【答案】　(1)甲：3.54A,0.4s,2.5Hz　乙：5A,0.3s，eq\f(10,3)Hz　(2)1∶2交变电流的周期和频率[合作探究·攻重难]对交变电流的周期和频率的理解周期和频率是描述交变电流的物理量，跟任何周期性过程一样，交流电也要用周期或频率来表示变化的快慢．在实验中，线圈匀速转动一周，电动势、电流都按正弦规律变化一次．(1)线圈转动一周，交流电恰好完成一次周期性变化．(2)从线圈转动来说，周期就是线圈在磁场中转动一周所用的时间；频率就是1s内线圈在磁场中转动的圈数．　(多选)如图2­3­2甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图2­3­2乙中曲线a、b所示，则(　　)甲　　　　　　　　乙图2­3­2A．两次t＝0时刻线圈平面均与中性面重合B．曲线a、b对应的线圈转速之比为2∶3C．曲线a表示的交变电动势频率为25HzD．曲线b表示的交变电动势频率为eq\f(50,3)Hz思路点拨：①由乙图可读出a、b周期之比，由n＝eq\f(1,T)可求转速之比．②由乙图读出a、b周期，由f＝eq\f(1,T)可求频率．ACD　[由题图乙知t＝0时两次转动产生的瞬时电动势都等于零，故A正确；由图2知两次转动所产生的交变电动势的周期之比Ta∶Tb＝2∶3，再由周期与转速的关系n＝eq\f(1,T)得na∶nb＝3∶2，故B错误；因Ta＝4×10－2s，故fa＝eq\f(1,Ta)＝25Hz，C正确；fb＝eq\f(1,Tb)＝eq\f(50,3)Hz，D正确．]1由图象可直接获得的信息有：①该交变电流的最大值、周期；②任意时刻交变电流的数值.2掌握角速度ω、周期T、转速n的关系.ω＝eq\f(2π,T)；ω＝2πn；n＝eq\f(1,T).[针对训练]1.(多选)如图2­3­3所示，下列对图象的描述正确的是(　　)图2­3­3A．该电压是直流电压B．该电压是交流电压C．该电压的周期是0.2sD．该电压的频率是10/3HzBD　[从图象可以看出每经过0.3s开始重复上一个过程，所以0.3s是一个周期，频率是eq\f(10,3)Hz；在一个周期内，前0.1s电压为正值，后0.2s电压为负值，表示前后电流方向相反，所以是交变电流，B、D对，A、C错．]交变电流的峰值和有效值1．有效值的理解(1)交变电流的有效值是根据电流的热效应定义的，与电流的方向无关．(2)“等效”理解：相同电阻、相同时间，产生相同热量．交变电流与多大的直流电“效果”相同，有效值就是多大．2．有效值的计算方法(1)分段计算交变电流在一个周期内产生的热量Q.(2)让直流电流(实际上是恒定电流)通过相同的电阻，在交变电流一个周期内产生的热量等于Q.如Q＝I2RT或Q＝eq\f(U2,R)T，相对应的I、U即为交变电流、电压的有效值．3．几种常见交变电流的有效值 电流名称 电流图线 有效值 正弦式交变电流　 I＝eq\f(Im,\r(2)) 正弦半波电流 I＝eq\f(Im,2) 正弦单向脉动电流 I＝eq\f(Im,\r(2)) 矩形脉动电流 I＝eq\r(\f(t,T))Im 非对称性交变电流 I＝eq\r(\f(1,2)I\o\al(2,1)＋I\o\al(2,2))　电阻R1、R2与交流电源按照图2­3­4甲方式连接，R1＝10Ω，R2＝20Ω.合上开关S后，通过电阻R2的正弦式交变电流i随时间t变化的情况如图2­3­4乙所示．则(　　)甲　　　　　　　　　　乙图2­3­4A．通过R1的电流有效值是1.2AB．R1两端的电压有效值是6VC．通过R2的电流最大值是1.2eq\r(2)AD．R2两端的电压最大值是6eq\r(2)V思路点拨：①由乙图可读出通过R1、R2电流的有效值．②由Im＝eq\r(2)I及Um＝eq\r(2)U＝ImR可求电流及电压的最大值．B　[从题图乙可以看出，该交变电流的电流最大值为0.6eq\r(2)A，正弦式交变电流有效值为I＝eq\f(Im,\r(2))＝0.6A，R1两端电压有效值为U1＝IR1＝6V，R2两端电压最大值为Um＝ImR2＝0.6eq\r(2)×20V＝12eq\r(2)V，综上所述，正确选项为B．]求解有效值的一般步骤(1)首先要分析交变电流的变化规律，在一个交变电流中可能存在几种形式的交流电．(2)一个交变电流中存在几种形式，可在一个周期内分段求出产生的热量，求其和．(3)正弦式交变电流的最大值和有效值的关系是：I＝eq\f(Im,\r(2))，U＝eq\f(Um,\r(2))，非正弦式交变电流不符合此关系．(4)分段不同，矩形脉冲的交流电的有效值不是算术平均值，而是分段用焦耳定律求解．[针对训练]2．如图2­3­5所示的交变电流由正弦式交变电流的一半和反向脉冲电流组合而成，则这种交变电流的有效值为(　　)【导学号：97752102】图2­3­5A．eq\f(1,2)I0　　　　B．eq\f(\r(2),2)I0　　　　C．eq\f(\r(3),2)I0　　　　D．I0C　[由i­t图象知交变电流的周期T＝2s．一个周期内：前半个周期电流的有效值：I1＝eq\f(I0,\r(2))，后半个周期电流的有效值：I2＝I0.设交变电流的有效值为I，根据交变电流有效值的定义有I2RT＝Ieq\o\al(2,1)Req\f(T,2)＋Ieq\o\al(2,2)Req\f(T,2)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(I0,\r(2))))eq\s\up12(2)Req\f(T,2)＋Ieq\o\al(2,0)Req\f(T,2)，解得I＝eq\f(\r(3),2)I0，故选项C正确．][当堂达标·固双基]1．下列选项中提到的交流电，不是指有效值的是(　　)A．交流电压表的读数　　B．保险丝熔断电流C．电容器击穿电压D．220V交流电压C　[电容器击穿电压指电容器两端允许加的电压的最大值．]2.一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图2­3­6所示，由图可知(　　)图2­3­6A．该交流电的电压的有效值为100VB．该交流电的频率为25HzC．该交流电压瞬时值的表达式为u＝100sin(25t)VD．并联在该电压两端的电压表指针不停摆动B　[根据题图可知该交变电流电压的最大值为100V，周期为4×10－2s，所以频率为25Hz，A错，B对；而ω＝2πf＝50πrad/s，所以u＝100sin(50πt)V，C错；交流电压表的示数为交流电的有效值而不是瞬时值，不随时间变化，D错．]3．(多选)某小型发电机产生的交变电动势为e＝50sin100πt(V)，对此电动势，下列表述正确的是(　　)【导学号：97752103】A．最大值是50eq\r(2)VB．频率是100HzC．有效值是25eq\r(2)VD．周期是0.02sCD　[由e＝50sin100πt(V)知Em＝50V，有效值E＝eq\f(Em,\r(2))＝25eq\r(2)V，A错，C对．由ω＝2πf＝100π得f＝50Hz，B错误．T＝eq\f(1,f)＝0.02s，D正确．]4.如图2­3­7所示，正弦交流电甲和方波交流电乙的峰值、频率完全相同，把此两电流分别输入完全相同的两个电阻中，经过相同的时间(足够长)后，两电阻中消耗的电能之比W甲∶W乙为(　　)图2­3­7A．1∶2B．1∶eq\r(2)C．1∶1D．1∶2eq\r(2)A　[在一个周期T内，正弦交流电在电阻中消耗的电能为W甲＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(I,\r(2))))eq\s\up12(2)RT，方波交流电在电阻中消耗的电能为W乙＝I2RT，所以W甲∶W乙＝1∶2，故A正确．]课时分层作业（九）点击上面图标进入…谢谢观看