2019_20學(xué)年高中物理第二章交變電流第三節(jié)表征交變電流的物理量課件粵教版.pptx

第三節(jié) 表征交變電流的物理量,第二章 交變電流,學(xué)科素養(yǎng)與目標(biāo)要求,物理觀念： 1.建立描述交變電流的物理量周期、頻率、峰值、有效值、相位的概念. 2.熟記正弦式交變電流的有效值和峰值之間的關(guān)系. 科學(xué)思維： 1.根據(jù)電流熱效應(yīng)計(jì)算有效值，體會(huì)等效思維方法的運(yùn)用. 2.通過(guò)特殊形式電流的有效值的計(jì)算培養(yǎng)綜合分析能力.,NEIRONGSUOYIN,內(nèi)容索引,自主預(yù)習(xí),達(dá)標(biāo)檢測(cè),課時(shí)對(duì)點(diǎn)練,預(yù)習(xí)新知 夯實(shí)基礎(chǔ),檢測(cè)評(píng)價(jià) 達(dá)標(biāo)過(guò)關(guān),注重雙基 強(qiáng)化落實(shí),重點(diǎn)探究,啟迪思維 探究重點(diǎn),自主預(yù)習(xí),1.周期：交變電流完成一次_變化的時(shí)間，用T表示. 2.頻率：交變電流在1 s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)，用 f 表示，單位是_， 符號(hào)是Hz. 3.二者關(guān)系：T_或 f_. 4.物理意義：描述交變電流周期性變化的_.,一、周期和頻率,周期性,赫茲,快慢,二、峰值和有效值,1.峰值 (1)定義：交變電流的電流或電壓在一個(gè)周期內(nèi)所能達(dá)到的_. (2)應(yīng)用：電容器所能承受的電壓要_(選填“高于”或“低于”)交流電壓的峰值. 2.有效值 (1)定義：讓交變電流和恒定電流通過(guò)阻值大小相同的電阻，如果它們?cè)赺 _內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，這個(gè)恒定電流的電流、電壓，叫做這個(gè)交變電流的有效值. (2)應(yīng)用：電氣設(shè)備銘牌上標(biāo)注的額定電壓、額定電流都是_.交流電壓表和交流電流表測(cè)量的也是_.,最大值,高于,相同,時(shí)間,有效值,有效值,3.兩者關(guān)系 正弦式交變電流的電動(dòng)勢(shì)、電流和電壓的有效值和峰值間有如下關(guān)系： E_ I_ U_.,0.707Em,0.707Im,0.707Um,1.判斷下列說(shuō)法的正誤. (1)對(duì)于一個(gè)正弦式電流的峰值同周期、頻率一樣是不變的，但有效值是隨時(shí)間不斷變化的. ( ) (2)正弦式電流的正負(fù)兩部分是對(duì)稱的，所以有效值為零.( ),即學(xué)即用,(4)交流電路中，電壓表、電流表的測(cè)量值都是有效值.( ),2.圖1是一個(gè)正弦式交變電流的圖象，由圖可知，電流的峰值Im_A，有效值I_A，周期T_s，頻率f_Hz，初相位_.,圖1,1,4,0.25,0,重點(diǎn)探究,一、交變電流的周期和頻率,導(dǎo)學(xué)探究,如圖所示的交變電流完成一次周期性變化需要多長(zhǎng)時(shí)間？在1 s內(nèi)完成多少次周期性變化？,答案 完成一次周期性變化需要0.02 s；在1 s內(nèi)完成50次周期性變化.,知識(shí)深化,1.周期：交變電流完成一次周期性變化所需的時(shí)間.在交變電流的圖象中，一個(gè)完整的正弦波形對(duì)應(yīng)的時(shí)間為一個(gè)周期T. 2.頻率：1 s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù). 3.周期和頻率的關(guān)系： ，如圖2為我國(guó)照明電路的et圖象，則交變電流的 周期T0.02 s，頻率f50 Hz.,圖2,例1 (多選)矩形金屬線圈共10匝，繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中產(chǎn)生的交流電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t變化的情況如圖3所示.下列說(shuō)法中正確的是,圖3,A.此交變電流的頻率為0.2 Hz B.1 s內(nèi)電流方向變化10次 C.t0.1 s時(shí)，線圈平面與磁場(chǎng)方向平行 D.1 s內(nèi)線圈轉(zhuǎn)5圈,解析 由題圖知T0.2 s，故 ，即1 s內(nèi)完成5個(gè)周期，線圈轉(zhuǎn)5圈，每轉(zhuǎn)1圈電流方向改變2次，故A錯(cuò)誤，B、D正確； 在t0.1 s時(shí)，e0，所以線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直，故C錯(cuò)誤.,二、交變電流的峰值和有效值,1.如圖是通過(guò)一個(gè)R1 的電阻的電流i隨時(shí)間t變化的圖象.,導(dǎo)學(xué)探究,(1)試計(jì)算1 s內(nèi)電阻R中產(chǎn)生的熱量.,(2)如果有一個(gè)大小、方向都不變的恒定電流通過(guò)這個(gè)電阻R，也能在1 s內(nèi)產(chǎn)生同樣的熱量，這個(gè)電流是多大？,2.某交流電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式 ，把標(biāo)有“6 V 2 W”的小 燈泡接在此電源上會(huì)不會(huì)被燒壞？把標(biāo)有6 V的電容器接在此電源上會(huì)不會(huì)被擊穿？,1.有效值的計(jì)算 (1)對(duì)于正弦式交變電流，可先根據(jù)EmnBS求出最大值，然后根據(jù) 求 出其有效值. (2)當(dāng)電流是非正弦式交變電流時(shí)，必須根據(jù)有效值的定義求解.先計(jì)算交變電流在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q，再將熱量Q用相應(yīng)的物理量的有效值表示，即 QI2RT或 ，最后代入數(shù)據(jù)求解有效值.,知識(shí)深化,2.峰值和有效值的應(yīng)用 (1)峰值：電容器所能承受的電壓應(yīng)高于交流電壓的峰值，否則電容器可能被擊穿. (2)有效值 電氣設(shè)備銘牌上標(biāo)注的額定電壓、額定電流. 交流電壓表和交流電流表的數(shù)值. 保險(xiǎn)絲的熔斷電流.,例2 通過(guò)一阻值R100 的電阻的交變電流如圖4所示，其周期為1 s.電阻兩端電壓的有效值為,圖4,A.圖甲、圖乙均表示交變電流 B.圖甲所示電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為 u20sin 100t (V) C.圖甲所示電壓的有效值為10 V D.圖乙所示電壓的有效值為10 V,例3 (多選)圖5甲、乙分別為兩種電壓的波形，其中圖甲所示的電壓按正弦規(guī)律變化，圖乙所示的電壓的波形是正弦函數(shù)的一部分.下列說(shuō)法正確的是,圖5,解析 根據(jù)交變電流的定義，題圖甲、乙均表示交變電流，題圖甲所示電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u20sin 100t (V)，選項(xiàng)A、B正確；,B.燈泡不能正常發(fā)光 C.電容器一定被擊穿 D. 的示數(shù)保持220 V不變,例4 (2018中山市第一中學(xué)高二第一次段考)如圖6甲所示，標(biāo)有“220 V，40 W”的燈泡和標(biāo)有“350 V，20 F”的電容器并聯(lián)到交流電源上， 為交流電壓表，交流電源的輸出電壓如圖乙所示，閉合開(kāi)關(guān).下列判斷正確的是,圖6,解析 交流電壓表示數(shù)為交流電壓的有效值，大小為 ， 數(shù)值保持不變，A錯(cuò)誤，D正確； 交流電源輸出電壓的有效值為220 V，故燈泡能正常發(fā)光，B錯(cuò)誤； 交流電壓的最大值約為311 V，沒(méi)有超過(guò)電容器的擊穿電壓，故電容器不會(huì)被擊穿，C錯(cuò)誤.,學(xué)科素養(yǎng) 通過(guò)以上例題，進(jìn)一步建立有效值的概念，掌握利用電流的熱效應(yīng)計(jì)算有效值的方法，區(qū)分峰值、有效值的適用情況，鍛煉了學(xué)生歸納思維的能力，較好地體現(xiàn)了“物理觀念”和“科學(xué)思維”的學(xué)科素養(yǎng).,達(dá)標(biāo)檢測(cè),1.(對(duì)描述交變電流物理量的理解)如圖7所示，實(shí)驗(yàn)室一臺(tái)手搖交流發(fā)電機(jī)，內(nèi)阻r1.0 ，外接R9.0 的電阻.閉合開(kāi)關(guān)S，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以某一轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)e10sin 10t (V)，則,A.該交變電流的頻率為10 Hz B.該電動(dòng)勢(shì)的有效值為10 V C.電路中理想交流電流表 的示數(shù)為 A D.若將“10 V 100 F”的電容器并聯(lián)在發(fā)電機(jī)兩端，則電容器可能被擊穿,1,2,3,4,圖7,1,2,3,4,A.4 A B.3 A C.5 A,2.(有效值的計(jì)算)如圖8所示是一交變電流隨時(shí)間變化的圖象，則此交變電流的有效值為,1,2,3,4,圖8,解析 設(shè)該交變電流的有效值為I，讓該交變電流和直流分別通過(guò)同一電阻(阻值為R)，在一個(gè)周期(T0.2 s)內(nèi)，該交變電流產(chǎn)生的熱量： 在一個(gè)周期內(nèi)直流通過(guò)該電阻產(chǎn)生的熱量QI2RT， 由QQ，代入數(shù)據(jù)，解得I5 A，故選C.,3.(有效值的計(jì)算)(2018咸陽(yáng)市高二下學(xué)期期末)如圖9所示，甲圖為正弦式交變電流，乙圖正值部分按正弦規(guī)律變化，負(fù)值部分電流恒定，丙圖為方波式交變電流，三個(gè)圖中的I0和周期T相同.三種交變電流的有效值之比為,1,2,3,4,圖9,對(duì)題圖丙有效值為I3I0；,1,2,3,4,4.(有效值的應(yīng)用)一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的正弦規(guī)律圖象如圖10甲所示.已知發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為5 ，外接一只電阻為95 的燈泡，如圖乙所示，則,1,2,3,4,圖10,A.電壓表 的示數(shù)為220 V B.電路中的電流方向每秒鐘改變50次 C.燈泡實(shí)際消耗的功率為484 W D.發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為24.2 J,由題圖甲知T0.02 s，一個(gè)周期內(nèi)電流方向變化兩次，可知1 s內(nèi)電流方向變化100次，B錯(cuò)誤；,1,2,3,4,課時(shí)對(duì)點(diǎn)練,一、選擇題 考點(diǎn)一 對(duì)描述交變電流物理量的理解 1.下列選項(xiàng)中提到的交變電流，不是指有效值的是 A.交流電壓表的讀數(shù) B.保險(xiǎn)絲熔斷電流 C.電容器擊穿電壓 D.220 V交流電壓,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,解析 電容器擊穿電壓指電容器兩端允許加的電壓的最大值.,15,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,2.(多選)(2018大龍?zhí)吨袑W(xué)高二下期末)有一交變電流如圖1所示，則由此圖象可知,13,14,圖1,A.它的周期是0.8 s B.它的峰值是4 A C.它的有效值是 D.它的頻率是0.8 Hz,它的峰值是4 A，故B正確；,15,A.交變電動(dòng)勢(shì)的頻率為100 Hz B.線框轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為100 rad/s C.t0.01 s時(shí)線框平面與中性面重合 D.線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)有效值為311 V,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,3.(多選)(2017鹽城市高二期末)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一只矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的圖象如圖2所示.則,13,14,圖2,15,t0.01 s時(shí)電動(dòng)勢(shì)為零，即磁通量變化率為零，此時(shí)磁通量最大，故線框平面與中性面重合，C正確；,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,A.兩次t0時(shí)刻線圈平面均與中性面垂直 B.曲線a、b對(duì)應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為23 C.曲線a表示的交變電動(dòng)勢(shì)頻率為25 Hz D.曲線b表示的交變電動(dòng)勢(shì)有效值為10 V,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,4.如圖3甲所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線圈兩次分別以不同的轉(zhuǎn)速，繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)圖象如圖乙中曲線a、b所示，則,13,14,圖3,15,解析 線圈位于中性面時(shí)，磁通量最大，電動(dòng)勢(shì)為零，A錯(cuò)誤； 轉(zhuǎn)速之比等于周期的反比，故該比值為32，B錯(cuò)誤； 頻率為周期的倒數(shù)，a的周期為0.04 s，頻率為25 Hz，C正確；,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,考點(diǎn)二 非正弦式交變電流有效值的計(jì)算 5.阻值為R的電阻上通以如圖4所示的交變電流，則此電流的有效值為,13,14,圖4,15,A.220 V B.156 V C.110 V D.78 V,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,6.如圖5甲所示，調(diào)光臺(tái)燈是通過(guò)雙向可控硅電子器件來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)燈的亮度的.現(xiàn)將某無(wú)級(jí)調(diào)光臺(tái)燈接在220 V的正弦式交變電流上，經(jīng)過(guò)可控硅調(diào)節(jié)后加在燈管兩端的電壓如圖乙所示(圖中曲線為正弦曲線的一部分)，則此時(shí)電壓表的示數(shù)約為,13,14,圖5,15,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,7.如圖6所示是某種交變電流隨時(shí)間變化的圖線，i0部分的圖線是一個(gè)正弦曲線的正半周，i0部分的圖線是另一個(gè)正弦曲線的負(fù)半周，則這種交變電流的有效值為,13,14,圖6,15,8.(2018張家口市高二下期末)如圖7甲、乙、丙所示是三個(gè)具有相同I0和周期T的交變電流，分別通過(guò)三個(gè)相同的電阻，下列說(shuō)法中正確的是,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,圖7,A.在相同時(shí)間內(nèi)三個(gè)電阻發(fā)熱量相等 B.在相同時(shí)間內(nèi)，甲是丙發(fā)熱量的2倍 C.在相同時(shí)間內(nèi)，甲是乙發(fā)熱量的 D.在相同時(shí)間內(nèi)，乙發(fā)熱量最大，甲次之，丙的發(fā)熱量最小,15,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,考點(diǎn)三 正弦式交變電流有效值的理解和應(yīng)用 9.在圖8所示電路中，A是熔斷電流為I02 A的保險(xiǎn)絲，電阻可不計(jì)，R是可變電阻， 是交流電源.交流電源的內(nèi)電阻不計(jì)，其電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律是 .為了不使保險(xiǎn)絲熔斷，可變電阻的阻值應(yīng)該大于,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,圖8,15,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,10.一個(gè)小型電熱器若接在輸出電壓為10 V的直流電源上，消耗電功率為P；若 把它接在某個(gè)正弦交流電源上，其消耗的電功率為 .如果電熱器電阻不變，則 此交流電源輸出電壓的最大值為,13,14,15,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,11.電阻R1、R2與交流電源按照?qǐng)D9甲所示的方式連接，R110 ，R220 .合上開(kāi)關(guān)S后，通過(guò)電阻R2的正弦式交變電流i隨時(shí)間t變化的情況如圖乙所示，則,13,14,圖9,15,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,12.(多選)如圖10所示，A、B兩輸電線間的電壓是 ，輸電線電阻不計(jì)，把電阻R50 的純電阻用電器接在A、B兩輸電線上，下列說(shuō)法正確的是,13,14,圖10,A.理想電流表示數(shù)為4 A B.理想電壓表示數(shù)為200 V C.通過(guò)R的電流方向每秒鐘改變50次 D.用電器消耗的電功率為1.6 kW,15,13,14,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,一個(gè)周期內(nèi)電流方向改變兩次，而f50 Hz，則1 s內(nèi)通過(guò)R的電流方向改變100次，C錯(cuò)誤； 用電器消耗的電功率PIU4200 W800 W，D錯(cuò)誤.,15,A.開(kāi)關(guān)接通時(shí)，交流電壓表的讀數(shù)為220 V B.開(kāi)關(guān)接通時(shí)，交流電壓表的讀數(shù)為311 V,13.(多選)如圖11甲所示為電熱毯電路示意圖，交流電壓u311sin 100t (V)，當(dāng)開(kāi)關(guān)S接通時(shí)，電熱絲的電功率為P0；當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，加在電熱絲上的電壓如圖乙所示，則,圖11,13,14,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,15,13,14,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,15,13,14,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,二、非選擇題 14.(2018丹徒高級(jí)中學(xué)高二上學(xué)期期中)如圖12所示，線圈abcd的面積是0.05 m2，共100匝，線圈電阻為1 ，外接 電阻R9 ，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 當(dāng)線圈以 300 r/min的轉(zhuǎn)速繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速旋轉(zhuǎn)時(shí).問(wèn)：,圖12,(1)線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值是多少？,答案 50 V,解析 n300 r/min5 r/s，則轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度2n10 rad/s.,15,13,14,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,(2)若從線圈處于中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，寫出線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式；,答案 e50sin 10t V,解析