高中物理 第5章第2節(jié)《描述交變電流的物理量》新人教版選修32.ppt

第2節(jié)描述交變電流的物理量 交變電流 多數(shù)同學(xué)家里都有調(diào)光臺(tái)燈 調(diào)速電風(fēng)扇 過去 調(diào)節(jié)是用變壓器來實(shí)現(xiàn)的 缺點(diǎn)是成本高 體積大 效率低 且不能任意調(diào)節(jié)燈的亮度或電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速 現(xiàn)在的調(diào)光臺(tái)燈 調(diào)速電風(fēng)扇是用可控硅電子元件來實(shí)現(xiàn)的 如下圖所示為經(jīng)過一個(gè)雙向可控硅調(diào)節(jié)后加在電燈上的電壓 即在正弦式電流的每一個(gè)二分之一周期中 前面四分之一周期被截去 調(diào)節(jié)臺(tái)燈上的旋鈕可以控制截去的多少 從而改變電燈上的電壓 那么現(xiàn)在電燈上的電壓為多少 等學(xué)會(huì)本節(jié)內(nèi)容之后 這個(gè)問題就能解決了 1 交變電流完成一次周期性變化所需的時(shí)間 叫它的 在1s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)叫做它的 二者之間互為 即 或 2 交變電流的峰值是它能達(dá)到的 電容器所能承受的電壓要 交流電壓的峰值 2 最大數(shù)值高于 3 讓交流與恒定電流分別通過大小相同的電阻 如果在一個(gè)周期內(nèi)它們產(chǎn)生的 相等 我們就把這個(gè)恒定電流的電流i 電壓u叫做這個(gè)交流的 正弦交流電的峰值是其有效值的 倍 家庭電路的電壓是220v 指的是 一般交流電表測量的數(shù)值是 一 周期和頻率交變電流的周期與頻率都是描述交變電流變化快慢的物理量 1 周期t交變電流完成一次周期性變化所需的時(shí)間 單位是秒 周期越大 交流變化越慢 在一個(gè)周期內(nèi) 電流的方向變化兩次 2 頻率f交流在1s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù) 單位是赫茲 符號為hz 頻率越大 交流變化越快 4 我國交流電的周期和頻率我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活所用的交流電 周期是0 02s 頻率是50hz 在每秒鐘內(nèi) 電流的方向變化100次 5 線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度 與頻率f的關(guān)系 2 f 二 有效值1 根據(jù)電流的熱效應(yīng)來規(guī)定 讓交變電流和直流分別通過相同阻值的電阻 如果它們在相等的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等 就把這一直流電的數(shù)值叫做這一交變電流的有效值 相等的時(shí)間一般取一個(gè)周期 2 有效值和峰值的關(guān)系在正弦式交變電流中 最大值與有效值之間的關(guān)系如下 這一關(guān)系式只適合于正弦式交變電流 3 在計(jì)算交變電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量和電功率以及確定保險(xiǎn)絲的熔斷電流時(shí) 只能用交變電流的有效值 如電功率的計(jì)算式 p iu中 u i均為有效值 在交流電路中 電壓表 電流表 功率表等電工儀表的示數(shù)均為交變電流的有效值 在沒有具體說明的情況下 所給出的交變電流的電壓 電流及電功率指的都是有效值 我國民用交變電流 照明電壓220v和動(dòng)力電壓380v都是指有效值 如下圖所示的是表示一交變電流通過阻值為10 的電阻r時(shí)電流隨時(shí)間變化的圖象 則該電流的有效值為 a 電阻r的熱功率為 w 在一個(gè)周期內(nèi)電流做功 j 變式遷移 1 2011年山東青島 一正弦交流電的電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示 由圖可知 a 該交流電的電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式為u 100sin 50t vb 該交流電的頻率為25hzc 該交流電的電壓的有效值為50vd 若將該交流電壓加在阻值r 100 的電阻兩端 則電阻消耗的功率為50w 三 交變電流的圖象與平均值1 理解正弦交變電流的圖象正弦交變電流隨時(shí)間的變化情況可以從圖象上表示出來 圖象描述的是交變電流隨時(shí)間變化的規(guī)律 它是一條正弦曲線 如右圖所示 從圖中我們可以找出正弦交變電流的最大值im 周期t 也可以根據(jù)線圈在中性面時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢e為零 感應(yīng)電流i為零 線圈中的磁通量最大的特點(diǎn) 找出線圈旋轉(zhuǎn)到中性面的時(shí)刻 即線圈中磁通量最大的時(shí)刻是0時(shí)刻 t2時(shí)刻和t4時(shí)刻 也可以根據(jù)線圈旋轉(zhuǎn)至平行磁感線時(shí) 感應(yīng)電動(dòng)勢最大 線圈中感應(yīng)電流最大和磁通量為零的特點(diǎn) 找出線圈平行磁感線的時(shí)刻 即線圈中磁通量為零的時(shí)刻是在t1時(shí)刻和t3時(shí)刻 2 交變電流的平均值交變電流的圖象中 圖線與橫軸 t軸 所圍的面積跟時(shí)間的比值 稱為交變電流的平均值 1 交變電流的平均值與交變電流的方向及所取時(shí)間長短均有關(guān) 其數(shù)值可根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律e n計(jì)算電動(dòng)勢的平均值 再計(jì)算電流的平均值 2 在計(jì)算通過導(dǎo)體某一截面的電荷量時(shí) 只能用交變電流的平均值 交變電流的電壓表達(dá)式為u 20sin314tv 求這個(gè)交變電壓的最大值um 有效值u 周期t 頻率f 畫出交變電流的u t圖象 變式遷移 2 2011年江蘇無錫 如圖所示的正方形線框abcd邊長為l 每邊電阻均為r 在磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場中繞cd軸以角速度 轉(zhuǎn)動(dòng) c d兩點(diǎn)與外電路相連 外電路電阻也為r 則下列說法中正確的是 基礎(chǔ)鞏固 1 標(biāo)有 250v 0 5 f 字樣的電容器能接入下面哪個(gè)電路中使用 a 220sin100 t v b 220v照明電路中c 380sin100 t v d 380v動(dòng)力電路中 解析 本題考查交流電壓的最大值 從該電容器的銘牌知 它的耐壓值為250v 也就是說 它允許加的最大電壓為250v 對于220v的照明電路 最大值為220v 311v 超出了它的耐壓值 故正確選項(xiàng)為a 答案 a 7 2011年湖南長沙 圖甲為一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)構(gòu)造示意圖 線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 產(chǎn)生的電動(dòng)勢隨時(shí)間變化的正弦規(guī)律圖象如圖乙所示 發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻