【2020秋備課】高中物理學(xué)案新人教版選修3-2-5.2-描述交變電流的物理學(xué)案新人教版選修3-2量

5.2描述交變電流的物理量策略與反思糾錯與歸納【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．把握正弦交變電流的有效值和最大值之間的關(guān)系．2．理解交變電流的有效值的定義及意義．3．知道交變電流的周期、頻率與線圈轉(zhuǎn)動的角速度的關(guān)系．4．能解決有關(guān)計算有效值的問題．重點：有效值和最大值難點：有關(guān)計算有效值的問題【自主學(xué)習(xí)】復(fù)習(xí)上節(jié)課內(nèi)容：1．正弦式電流的瞬時值表達式為________，峰值Em＝________．2．焦耳定律的表達式為________．認真閱讀課本完成以下內(nèi)容：一、最大值1．定義：交變電流在一個周期內(nèi)所能達到的稱為最大值或峰值，用符號Um、Im表示．2．最大值所處位置：當(dāng)線圈平面與磁感線時，溝通電動勢或電流處于最大值．3．大?。篍m＝，Im＝，Um＝．說明：電容器上所標(biāo)明的電壓為電壓的值，超過該值，電容器可能被擊穿．二、有效值1．定義：溝通的有效值是依據(jù)電流的來規(guī)定的，讓溝通和直流通過相同阻值的電阻，假如它們在相同時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，就把這始終流的數(shù)值叫做這一溝通的有效值．電壓有效值的符號用U表示，電流有效值符號用I表示，電動勢有效值符號用E表示．2．正弦交變電流有效值和最大值之間關(guān)系是：E＝U＝I＝說明：（1）在交變電路中溝通電流表、溝通電壓表的示數(shù)為溝通的值．（2）用電器的額定電壓、額定電流均指溝通的有效值，即溝通功率計算：P＝U·I中的I、U為值．（3）用電器銘牌上標(biāo)的值為值．（4）敘述中沒有特殊加以說明的溝通的值為值．留意：正弦交變電流的有效值和最大值之間的關(guān)系僅適用于正弦交變電流或余弦式電流．對非正余弦交變電流的有效值應(yīng)按定義計算．三、平均值定義：溝通的平均值是溝通圖象中波形與橫軸（t軸）所圍成面積跟時間的比值，其數(shù)值可以用計算．對正弦交變電流在一個周期內(nèi)的平均值為．說明：在計算溝通通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量和電功率以及確定保險絲的熔斷電流時，只能用溝通的值．計算通過導(dǎo)體的電量時，只能用溝通的值，在考慮電容器的耐壓值時，則應(yīng)依據(jù)溝通的值．四、周期和頻率定義：周期（T）是指交變電流完成一次變化所需的時間，單位是秒．周期越大，交變電流變化越，在一個周期內(nèi)交變電流的方向變化次．頻率（f）是交變電流在1s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)，單位是赫茲，符號是Hz．頻率越大交變電流變化越f＝（2）正弦式電流的周期和頻率的打算因素是發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的角速度ω．T＝，f＝＝【合作探究】一、最值、周期、頻率的考查【例1】有一個電子器件，當(dāng)其兩端電壓高于100V時則導(dǎo)通，等于或低于100V時則不導(dǎo)通，若把這個電子器件接到100V、50Hz的交變電源上，這個電子器件將()A．不導(dǎo)通B．每秒鐘導(dǎo)通50次C．每秒鐘導(dǎo)通100次D．每次導(dǎo)通時間為0.005s二、有效值的考查交變電流的有效值是依據(jù)電流的熱效應(yīng)來計算的，其常用計算式為Q交＝Q直．高中階段要求會計算有效值的交變電流圖象有兩種．其一：正弦式電流，其二：方波形（或脈沖）交變電流［例2］如圖所示為一交變電流的電流隨時間變化的圖象，此交變電流的有效值為（）A．5A B．5A C．3.5A D．3.5A【例2】兩個完全相同的電熱器，分別通有如圖5－2－1所示的峰值相等的方波交變電流和正弦式交變電流，則這兩個電熱器的電功率之比P1∶P2＝________.三、交變電流物理量的考查【例3】小型溝通發(fā)電機中，矩形金屬線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與時間呈正弦函數(shù)關(guān)系，如圖1所示．此線圈與一個R＝10Ω的電阻構(gòu)成閉合電路，不計電路的其他電阻．下列說法正確的是()A．交變電流的周期為0.125sB．交變電流的頻率為8HzC．交變電流的有效值為eq\r(2)AD．交變電流的最大值為4A四、交變電流物理量的綜合應(yīng)用【例4】如圖3所示，一溝通發(fā)電機線圈共N＝50匝，ab＝0.2m，bc＝0.1m，總電阻r＝10Ω，在B＝0.5T的勻強磁場中從磁通量最大位置開頭以n＝100r/s的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動，外電路中接有R＝40Ω的電阻．當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過1/4周期時，求：(1)在外電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q.(2)這段時間內(nèi)通過外電阻R的電荷量．【當(dāng)堂檢測】1.一矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的交變電動勢的圖象如圖所示，則()A．交變電流的頻率是4πHzB．當(dāng)t＝0時，線圈平面與磁感線垂直C．當(dāng)t＝πs時，e有最大值D．溝通電的周期是2πs2．關(guān)于溝通電的有效值U和最大值Um，下列說法中正確的是()A．任何形式的溝通電都具有U＝Um/eq\r(2)的關(guān)系B．正弦式溝通電具有U＝Um/eq\r(2)的關(guān)系C．照明電壓220V，動力電壓380V指的都是最大值D．溝通電壓表和溝通電流表測的都是最大值3．將阻值為5Ω的電阻接到內(nèi)阻不計的溝通電源上，電源電動勢隨時間變化的規(guī)律如圖5－2－3所示．下列說法正確的是()A．電路中交變電流的頻率為0.25HzB．通過電阻的電流為eq\r(2)AC．電阻消耗的電功率為2.5WD．用溝通電壓表測得電阻兩端的電壓是5V4．下列關(guān)于溝通的幾種說法中，正確的是()A．溝通電器設(shè)備上所標(biāo)的電壓、電流值是峰值B．溝通電流表和溝通電壓表的值是瞬時值C．跟溝通有相同熱效應(yīng)的直流的值是溝通的有效值D．跟直流有相同熱效應(yīng)的溝通的值是溝通的有效值5．在電路的MN間加一如圖5所示的正弦溝通電，負載電阻為100Ω，若不考慮電表內(nèi)阻對電路的影響，則溝通電壓表和溝通電流表的讀數(shù)分別為()A．220V,2.20AB．311V,2.20AC．220V,3.11AD．311V,3.11A6．將正弦溝通電經(jīng)過整流器處理后，得到的電流波形剛好去掉了半周，如圖所示，它的有效值是（）A．2A B．AC．A D．1A7．如圖10所示，矩形線圈的匝數(shù)為n，線圈面積為S，線圈電阻為r，在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中繞