选修3-2-5.2-描述交变电流的物理量

复习回顾1、什么是交变电流？大小和方向随时间作周期性变化的电流;简称交流。其中按正弦规律变化的交流电叫正弦交流电。2、正弦交流电如何产生的？当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生的交流是随时间按正弦规律变化的；即正弦交流。跟磁场方向垂直的平面叫做中性面。这一位置穿过线圈的磁通量最大，但线圈的磁通量变化率为零，线圈中无感应电动势。3、什么是中性面？中性面的磁通量和磁通量的变化率？4、正弦交流电的规律函数是什么？函数表达式：从中性面开始计时tIimsin在纯电阻电路中:电压:tUumsintEemsin电动势:mEnBS电流:由于交变电流的大小和方向都随时间做周期性变化，因此在交流电路中仅仅使用电压和电流不能全面地反映其电路的特性，对交变电流就需要多一些的物理量来描述其不同方面的特性。5.2描述交变电流的物理量第五章交变电流高二物理组徐寒宾1．周期和频率（1）周期T：交变电流完成一次周期性变化所需的时间（2）频率f：（3）T和f的物理意义：（4）周期、频率、角速度的关系：1TffT22一、描述交流电的物理量：一秒内完成周期性变化的次数表征交流电变化的快慢。Tf1单位：秒（s）单位：赫兹（Hz）（6）我国生产和生活所用交流电的周期频率f=50Hz，T＝，角速度ω＝，在1s内电流的方向变化次。（5）一个周期内电流方向改变次。两100π100例1、下图为某交流电压随时间变化的图象，这个交流的周期是多少？频率是多少？周期为0.02s频率为50Hz0.02s（1）峰值：指交变电流一个周期内所能达到的最大值.EmＩmUm2．峰值和有效值说明：①最大值在实际中有一定的指导意义，所有使用交流的用电器，其最大耐值应大于其使用的交流电压的最大值，电容器上的标称电压值是电容器两极间所允许电压的最大值．②最大值不适于用来处理交流产生的效果．③线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速旋转时，电动势的峰值：ωnBSEm22212122)1(RtIRtIQ3.01222.011222J8.2RtIQ2)2(118.22I.I167A例题：如图所示的电流i通过一个R=1Ω的电阻，（1）计算通电1S内电阻R中产生的热量；（2）如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过这个电阻R，也能在1S内产生同样的热量，这个电流是多大？①定义：使交变电流和恒定电流通过相同阻值的电阻，如果在交流的一个周期内产生的热量相等，就把这一恒定电流的的I、U叫做这一交变电流的有效值．③理论计算表明：正弦式交流电有效值与最大值关系④交流用电设备上所标的额定电压和额定电流是有效值；交流电压表和交流电流表的示数是有效值；保险丝的熔断电流是有效值；交变电流的数值在无特别说明时都是指有效值．（2）有效值②意义：描述交流电做功或热效应的物理量10.7072mmUUU10.7072mmIII请尝试推出我国交变电流电动势的表达式例题1：如图所示为一交变电流随时间变化的图象，此交变电流的有效值是多少？答案：5A例题2：收录机等小型家用电器所用的稳压电源,是将220V的正弦交流电变为稳定的直流电的装置,其中的关键部分是整流电路.有一种整流电路可以将正弦交流电变成如图所示的脉动直流电（每半个周期都按正弦规律变化）,则该脉动直流电电流的有效值为（）AA28、AC22、AB24、AD2、B例题3：如图所示为一交变电流的图象，则该交变电流的有效值为多大？023I例题4：如图表示一交流随时间变化的图像，求此交流的有效值。to123424iAs图1535IA2221222TTIRTIRIR2222141()()2222I平均值：ENt2、求通过某导体截面的电量一定要用平均值总结峰值、有效值、平均值在应用上的区别1、在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值3、电容器的耐压值是指峰值。e甲=Emsinωte乙=Emsin(ωt+)1、正弦符号sin后面的量ωt+叫做交变电流的相位，其中是t=0时的相位，叫做交变电流的初相位。3.相位2.两支交流的相位之差叫做它们的相位差．例如两支交流电，u1＝Emsin(ωt＋Φ1)，u2＝Emsin(ωt＋Φ2)，它们的频率相同，但初相位不同，它们的相位差(ωt＋Φ2)－(ωt＋Φ1)＝Φ2－Φ1，是一个常量，等于两个初相之差，不随时间变化，可以说，这两支交变电流的变化规律是相同的，只是步调不同．3.不同的交流发电机向同一电网供电，相位差必须为零。否则：会使输电效率降低，甚至损坏输电设备。例：下图所示的三支交变电流，峰值相同的是________，相位相同的是________，周期相同的是_______________。A、BB、CA、B、C1.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()A.T=0.01sB.T=0.02sC.f=100HzD.f=50HzBD2.下列交流电，哪一个不是指有效值()A.交流电压表读数B.电饭锅的额定电流C.电容器击穿电压D.220V交流电压C随堂演练3.图是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的（）A.周期是0.01sB.最大值是311VC.有效值是220VD.表达式为U=220sin100πt(V)BC随堂演练4.一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示.已知发电机线圈内阻为5.0Ω，现外接一只电阻为95.0Ω的灯泡，如图乙所示，则()A.电压表V的示数为220VB.电路中的电流方向每秒钟改变50次C.灯泡实际消耗的功率为484WD.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2JD随堂演练865、下列交变电流的有效值分别为________V和________A2mU25随堂演练6.如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0．5T，边长L=10cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈电阻r＝1Ω，线圈绕垂直与磁感线的对称轴OO′匀速转动，角速度为ω＝6.28rad／s，外电路电阻R＝4Ω，求：（1）转动过程中感应电动势的最大值．（2）由图示位置（线圈平面与磁感线平行）转过600时的即时感应电动势（3）交流电压表的示数．（4）线圈每转过一周，外力所做的功。随堂演练