高二物理粤教版选修3-2 课件 第2章 第三节 表征交变电流的物理量

第三节表征交变电流的物理量知识点1周期T、频率f、角速度ω的关系1．周期和频率都是描述交变电流变化快慢的物理量，它们之间的关系如下：_______________.2．角速度与周期(频率)间的关系：___________.T＝1f或f＝1Tω＝2πT＝2πf3．我国民用交变电流：T＝0.02s，f＝50Hz，ω＝100π(rad/s)，电流的方向每秒改变100次．4．打点计时器接交流电时，T＝0.02s，所以打点计时器每隔0.02s打一次点．5．注意：(1)注意交变电流的周期T、频率f、角速度ω等在正弦式交变电流的瞬时表达式e＝Emsinωt中的体现．图2－3－1(2)注意交变电流的周期T、频率f、角速度ω等在正弦式交变电流的图象中的体现．知识点2交变电流的峰值和有效值1．交变电流的峰值：交变电流在一个周期内所能达到的最大数值．交变电流的电动势、电流和电压的峰值分别用____、_____和______表示．EmImUm2．交变电流的有效值：根据电流的热效应，三同(相同电阻、相同时间、产生相同热量)时，直流电流(电压)叫做交流电流(电压)的有效值．知识点3正弦式交变电流的峰值与有效值1．正弦式交变电流的峰值正弦式交变电流电动势的峰值计算式是Em＝NBSω，在一个周期内会出现两次峰值．2．正弦式交变电流的有效值①有效值的定义：交流电和直流电通过同样阻值的电阻时，如果在相等的时间内产生的热量相等，则直流电源的电动势E是交变电动势e的有效值、通过电阻的恒定电流I是交变电流i的有效值、电阻两端的直流电压U是电阻两端的交变电压u的有效值．②正弦式交变电流的有效值公式为：非正弦式交变电流的有效值必须根据电流的热效应来计算．③在交流电路中，电压表、电流表、功率表等电工仪表的示数均为有效值．在没有特别说明的情况下，所给出的交变电流的电压、电流及电功率指的都是有效值．电气设备“铭牌”上所标的值、保险丝的熔断电流值都是有效值．④我国民用交变电流：照明电压220V和动力电压380V都是指有效值．⑤电子元件上的标称值不是有效值，而是最大值，如电容器、二极管的击穿电压等．E＝Em2、U＝Um2、I＝Im2.3．交变电流的平均值(1)交变电流的图象中，图线与横轴(t轴)所围的面积跟时间的比值，称为交变电流的平均值．(2)交变电流的平均值与交变电流的方向及所取时间的长(3)计算通过导体某一截面的电荷量时，只能用交变电流的平均值，(4)交变电流的平均值不是初、末状态的瞬时值的平均．短有关，其数值可根据公式E＝nΔΦΔt来计算．q＝IΔt＝ERΔt＝nΔΦR.4．交流电路中除计算通过导体截面的电荷量外，一切计算都要用有效值，公式W＝UIt，P＝UI，Q＝I2Rt中的各量均为有效值．【例题】关于交变电流，下列说法正确的是()A．在一个周期内电流的方向改变两次B．交变电流的最大值总是有效值的倍C．若正弦交流电的最大值为10V，则它的最小值为－10VD．演示交流电随时间变化规律时，应采用交流电流表2`解析：线圈每通过中性面一次，电流方向改变一次；只有正弦交变电流其最大值才是有效值的倍；交流电流的正负表示方向；只有直流电流表的偏向、偏角大小随电流方向、大小发生变化．答案：A21．(双选)一交流电流的图象如图2－3－2所示，由图可知()BD图2－3－2解析：由图象知该电流的峰值为Im＝102A，其有效值为I＝10A，周期为T＝0.01s，频率为f＝1/T＝100Hz，角速度为ω＝2π/T＝628rad/s.A．用电流表测该电流，其示数为102AB．该交流电流的频率为100HzC．交流电流通过10Ω电阻时，电阻消耗的电功率为2000WD．该交流电流即时值表达式为i＝102sin628tA题型1正弦式交变电流有效值的计算【例题】一个电阻接在10V的直流电源上，它的发热功率为P，当它接到电压为u＝10sin100πtV的交变电源上，发热功率是多少()A．0.25PB．0.5PC．PD．2P`答案：B解析：通直流电时P＝U2直/R＝100/R；通交流电时P′＝U2有效/R＝(Um/2)2/R＝50/R.所以P′＝P/2.故应选B项．1．(双选)正弦交变电源与电阻R、交流电压表、交流电流表按照图2－3－3甲所示的方式连接，R＝200Ω.图2－3－3乙)是交变电源输出电压u随时间t变化的图象．以下正确的是(图2－3－3A．交流电压表的读数是311VB．交流电流表的读数是1.1AC．R两端电压随时间变化的规律是uR＝311cosπtVD．R两端电压随时间变化的规律是uR＝311cos100πtV交流电流表和电压表测定的读数值都是交流的有效值．答案：BD解析：由图象知该电流的峰值为Um＝311V，其有效值为U＝220V，周期为T＝2×10－2s,角速度为ω＝2π/T＝100πrad/s.题型2非正弦式交变电流有效值的计算【例题】图2－3－4表示一交流随时间变化的图象，求此交流的有效值．答案：见解析焦耳定律得：I2R·T＝I21R·T2＋I22R·T2即I2＝222·12＋422·12解得I＝5A.`解析：取一个周期时间，把前半周期和后半周期的热量相加，然后由图2－3－42．图2－3－5表示一交流电的电流随时间而变化的图象，)图2－3－5此交流电的有效值是(A．3.5AB.722AC．52AD．5A解析：交流电的有效值是根据其热效应而定义的，它是从电流产生焦耳热相等的角度出发，使交流电与恒定电流等效．设交流电的有效值为I，令该交流电通过电阻R，在一个周期内有I2RT答案：D＝I21RT2＋I22RT2.所以该交流电的有效值为I＝I212＋I222＝5A.