2013-2014学年高中物理人教版选修3-2同步辅导与检测课件：第5章 第2节 描述交变电流的物理

金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-2•(配人教版)◆第2节描述交变电流的物理量交变电流金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-2•(配人教版)◆返回金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-2•(配人教版)◆返回多数同学家里都有调光台灯、调速电风扇．过去，调节是用变压器来实现的，缺点是成本高、体积大、效率低，且不能任意调节灯的亮度或电风扇的转速．现在的调光台灯、调速电风扇是用可控硅电子元件来实现的．如下图所示为经过一个双向可控硅调节后加在电灯上的电压，即在正弦式电流的每一个二分之一周期中，前面四分之一周期被截去．调节台灯上的旋钮可以控制截去的多少，从而改变电灯上的电压．那么现在电灯上的电压为多少？等学会本节内容之后，这个问题就能解决了．金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-2•(配人教版)◆返回金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-2•(配人教版)◆返回1．交变电流完成一次周期性变化所需的时间，叫它的________，在1s内完成周期性变化的次数叫做它的________，二者之间互为________，即________或________．2．交变电流的峰值是它能达到的________，电容器所能承受的电压要________交流电压的峰值．1．周期频率倒数T＝1ff＝1T2．最大数值高于金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-2•(配人教版)◆返回3．让交流与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在一个周期内它们产生的________相等，我们就把这个恒定电流的电流I、电压u叫做这个交流的________．正弦交流电的峰值是其有效值的________倍，家庭电路的电压是220V，指的是________．一般交流电表测量的数值是________．3．热量有效值2有效值有效值金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-2•(配人教版)◆返回金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-2•(配人教版)◆返回一、周期和频率交变电流的周期与频率都是描述交变电流变化快慢的物理量．1．周期T交变电流完成一次周期性变化所需的时间．单位是秒．周期越大，交流变化越慢，在一个周期内，电流的方向变化两次．2．频率f交流在1s内完成周期性变化的次数，单位是赫兹，符号为Hz.频率越大，交流变化越快．金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-2•(配人教版)◆返回3．周期和频率的关系：T＝1f或f＝1T.4．我国交流电的周期和频率我国工农业生产和生活所用的交流电，周期是0.02s，频率是50Hz.在每秒钟内，电流的方向变化100次．5．线圈转动角速度ω与频率f的关系：ω＝2πf.金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-2•(配人教版)◆返回二、有效值1．根据电流的热效应来规定．让交变电流和直流分别通过相同阻值的电阻，如果它们在相等的时间内产生的热量相等，就把这一直流电的数值叫做这一交变电流的有效值．(相等的时间一般取一个周期)．2．有效值和峰值的关系在正弦式交变电流中，最大值与有效值之间的关系如下E＝Em2＝0.707Em，U＝Um2＝0.707Um，I＝Im2＝0.707Im.这一关系式只适合于正弦式交变电流．金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-2•(配人教版)◆返回3．在计算交变电流通过导体产生的热量和电功率以及确定保险丝的熔断电流时，只能用交变电流的有效值．如电功率的计算式：P＝IU中，U、I均为有效值．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交变电流的有效值．在没有具体说明的情况下，所给出的交变电流的电压、电流及电功率指的都是有效值．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．金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-2•(配人教版)◆返回如下图所示的是表示一交变电流通过阻值为10Ω的电阻R时电流随时间变化的图象，则该电流的有效值为________A，电阻R的热功率为________W，在一个周期内电流做功________J.金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-2•(配人教版)◆返回解析：在一个周期T内，由焦耳定律得：I2RT＝I21R·T2＋I22R·T2，I2＝12I21＋12I22＝12×(42)2A2＋12×(32)2A2，I＝5A交流电路中的电功率、电功是用电流和电压的有效数值计算的，P＝I2R＝52×10W＝250W，W＝I2RT＝52×10×0.02J＝5J.答案：52505金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-2•(配人教版)◆返回变式迁移1．一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示．由图可知下列叙述错误的是()A．该交流电的电压瞬时值的表达式为u＝100sin(50t)VB．该交流电的频率为25HzC．该交流电的电压的有效值为50VD．若将该交流电压加在阻值R＝100Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率为50W金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-2•(配人教版)◆返回解析：由图象可知正弦交流电的周期T＝0.04s，则f＝1T＝25Hz，ω＝2πf＝50π，所以该交流电的电压瞬时值的表达式为u＝100sin(50πt)V，A不正确，B正确；该交流电的电压的有效值为1002V＝502V，则C正确；若将该交流电压加在阻值R＝100Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率为P＝U2R＝5022100W＝50W，则D正确．答案：BCDA金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-2•(配人教版)◆返回三、交变电流的图象与平均值1．理解正弦交变电流的图象正弦交变电流随时间的变化情况可以从图象上表示出来，图象描述的是交变电流随时间变化的规律，它是一条正弦曲线，如右图所示．从图中我们可以找出正弦交变电流的最大值Im、周期T，也可以根据线圈在中性面时刻感应电动势e为零、感应电流i为零、线圈中的磁通量最大的特点，找出线圈旋转到中性面的时刻，即线圈中磁通量最大的时刻是0时刻、t2时刻和t4时刻．也可以根据线圈旋转至平行磁感线时，感应电动势最大、线圈中感应电流最大和磁通量为零的特点，找出线圈平行磁感线的时刻，即线圈中磁通量为零的时刻是在t1时刻和t3时刻．金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-2•(配人教版)◆返回2．交变电流的平均值交变电流的图象中，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．(1)交变电流的平均值与交变电流的方向及所取时间长短均有关，其数值可根据法拉第电磁感应定律E＝n计算电动势的平均值，再计算电流的平均值．(2)在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．ΔΦΔtq＝I·Δt＝ER·Δt＝nΔΦR.金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-2•(配人教版)◆返回交变电流的电压表达式为u＝20sin314tV，求这个交变电压的最大值Um、有效值U、周期T、频率f.画出交变电流的u－t图象．解析：已知交变电流的电压表达式u＝Umsinωt，正弦符号前的系数即为最大值，根据正弦式交变电流的电压有效值与最大值的关系U＝Um2，可求得U；再根据T＝2πω，求得T；由f＝1T，求得f.金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-2•(配人教版)◆返回据题意，交变电流电压最大值Um＝20V，有效值U＝Um2＝102V，周期T＝2πω＝2π314s＝0.02s，频率f＝1T＝50Hz.画出交变电流的电压随时间变化图象如右上图所示．金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-2•(配人教版)◆返回变式迁移A．S断开时，电压表读数为22BωL2B．S断开时，电压表读数为28BωL2C．S闭合时，电流表读数为210rBωL2D．S闭合时，线框从图示位置转过π2过程中流过电流表的电荷量为BL27r2．(双选)如图所示的正方形线框abcd边长为L，每边电阻均为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕cd轴以角速度ω转动，c、d两点与外电路相连，外电路电阻也为r，则下列说法中正确的是()金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-2•(配人教版)◆返回解析：电路中产生的感应电动势的最大值为Emax＝BL2ω，有效值为E＝Emax2＝22BL2ω.当S断开时，电压表读数为Ucd＝E4r×r＝28BωL2，A选项错误，B选项正确．S闭合时，电压表的读数为Ucd＝I×r2＝E3r＋r2×r2＝E7＝214BL2ω，电流表读数为2BL2ω14r，C选项错误．S闭合时，线框从图示位置转过π2过程中流过电流表的电荷量为Q＝I－Δt＝12E－RΔt＝12ΔΦ/Δt3r＋r2Δt＝ΔΦ7r＝BL27r，D选项正确．答案：BD金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-2•(配人教版)◆返回金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-2•(配人教版)◆返回基础巩固1．标有“250V,0.5μF”字样的电容器能接入下面哪个电路中使用()A．220sin100πt(V)B．220V照明电路中C．380sin100πt(V)D．380V动力电路中金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-2•(配人教版)◆返回解析：本题考查交流电压的最大值，从该电容器的铭牌知，它的耐压值为250V，也就是说，它允许加的最大电压为250V，对于220V的照明电路，最大值为220V＝311V，超出了它的耐压值，故正确选项为A.答案：A2金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-2•(配人教版)◆返回7．图甲为一台小型发电机构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图乙所示．发电机线圈内阻为1Ω，外接灯泡的电阻为9Ω，则()A．电压表的示数为6VB．在t＝10－2s的时刻，穿过线圈的磁通量为零C．若线圈转速改为25r/s，则电动势的有效值为3VD．若线圈转速改为25r/s，则通过电灯的电流为1.2A能力提升金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-2•(配人教版)◆返回解析：电压表的示数是有效值，U＝E有效R＋rR＝69＋1×9V＝5.4V，A错误；t＝10－2s时感应电动势为零，穿过线圈的磁通量最大，B错误；原来线圈的转速为n＝ω2π＝2π2πT＝50r/s，当线圈的转速改为25r/s时，感应电动势的最大值Um＝622V＝32V，有效值为3V，C正确；若线圈转速改为25r/s，通过灯泡的电流为0．3A，D错误．答案：C金品质•高追求我们让你更放心！◆物理•选修3-2•(配人教版)◆返回祝您