2012高二物理课件：第五章 2 描述交变电流的物理量 (新人教版选修3-2)

2描述交变电流的物理量知识点1交变电流的周期和频率1．周期T：交变电流完成一次周期性变化所需的时间，单位是秒，符号为s.2．频率f：交变电流在1s内完成周期性变化的次数，单位是赫兹，符号为Hz.3．周期和频率的关系：T＝1f或f＝1T.4．角速度和频率的关系：ω＝2πf.5．常识：我国通用交变电流的周期是0.02s，频率为50Hz.知识点2峰值和有效值1．峰值：当线圈平面与磁场方向平行时，产生的感应电动势、感应电流及路端电压的最大值，用Em、Im和Um表示，其中Em＝NBSω.2．有效值：让交流与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的热量相等，而这个恒定电流是I、电压是U，我们就把I、U叫做这个交流的有效值．知识点3相位1．相位：对于两支交流电e甲＝Emsinωt和e乙＝Emsin(ωt＋φ)，称ωt或ωt＋φ分别为它们的相位．2．相位差：两支交流电的相位之差叫做它们的相位差．知识点4对交变电流有效值的理解1．正(余)弦式交变电流的有效值与峰值的关系E＝Em2＝0.707Em.2．注意事项(1)各种使用交变电流的用电器上所标的额定电压、额定电流值都是指交变电流的有效值．(2)各种交流电流表和交流电压表的测量值也都是有效值．I＝Im2＝0.707Im.U＝Um2＝0.707Um.(3)凡涉及能量问题，如电能与其他形式的能的转化过程中，涉及交变电流的电功、电功率等物理量均用有效值，计算保险丝的熔断电流也用有效值．(4)家庭电路电压220V和动力电压380V是指有效值．(5)以后提到的交变电流的数值，凡没有特别说明的都是指有效值．3．几种典型交流电的有效值交变电流的有效值是根据电流的热效应，利用等效的观点来定义的．一般取一定时间(一个周期)根据恒定电流与交流电产生的热量一样来求解，比如下面几种典型的有效值：交变电流名称交变电流图样有效值正弦式交变电流正弦半波交变电流U＝12UmU＝12Um正弦单向脉冲电流矩形脉冲电流非对称性脉冲电流U＝Um2U＝tTUmU＝12U21＋U22【例1】图5－2－1表示一交流电的电流随时间而变化的图象．此交流电的有效值是()B图5－2－1解析：由图象可知，该电流是交流电，而并非正弦交流电，不能用正弦交流电有效值的公式来求有效值．只能根据非对称性脉冲电流的热效应来求．A．52AB．5AC．3.52AD．3.5A1．电阻R1、R2和交流电源按照图5－2－2甲所示方式连接，R1＝10Ω，R2＝20Ω.合上开关S后，通过电阻R2的正弦交)变电流i随时间t变化的情况如图乙所示．则(图5－2－2解析：先求出电流的有效值，则可以求出电压的有效值．答案：BA．通过R1的电流的有效值是1.2AB．R1两端的电压有效值是6VC．通过R2的电流的有效值是1.22AD．R2两端的电压有效值是62V种类区别有效值峰值瞬时值平均值物理意义根据电流的热效应来定义的交变电流的最大值某一时刻电压、电流的大小一段时间电压、电流的平均值计算方法根据热效应求解有效值的大小知识点5有效值、峰值、瞬时值、平均值的区别Em＝NBSωIm＝NBSωRe＝Emsinωti＝EmRsinωE＝ΔΦΔtI＝ERBCA．交变电流的频率为100HzB．电动势的有效值为220VC．电动势的峰值约为311VD．t＝0时，线圈平面与中性面垂直【例2】(双选)一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交流电动势为e＝2202sin100πt.关于这个交变电流，下列说法中正确的是()解析：根据e＝nBSωsinωt比较判断，因为是正弦交变电流，所以电动势的有效值为e＝22022V＝220V；电动势的峰值约为311V；t＝0时，线圈平面处于中性面位置．2．(双选，2011年肇庆检测)一矩形金属线圈，绕垂直磁场方向的转轴在匀强磁场中匀速转动．线圈中产生的电动势e随)时间t变化的情况如图5－2－3所示．下列说法正确的是(图5－2－3A．此交流电的频率为0.5HzB．此交流电的电动势有效值为2VC．t＝0.01s时，线圈平面与磁场方向垂直D．t＝0.02s时，线圈磁通量变化率为零答案：CD解析：由图象可知，交流电周期为0.02s，频率为50Hz，电压有效值为2V.题型1交变电流图象中的有效值和频率【例3】(双选)如图5－2－4表示一交变电流随时间而变化的图象，则此交变电流的()图5－2－4答案：BCA．电流的最大值为32AB．电流有效值为5AC．周期为0.2sD．频率为50Hz解析：由图知，此为解对称性交变电流．周期T＝0.2s，最大值为Im＝42A．由有效值的热效应定义．I有效＝12[422＋－322]A＝5A，频率f＝1T＝5Hz，BC正确．3．(双选，2010年潮州模拟)一正弦交流电的电压随时间变)化的规律如图5－2－5所示．由图可知(图5－2－5A．该交流电的电压瞬时值的表达式为u＝100sin(25t)VB．该交流电的频率为25HzC．该交流电的电压的有效值为141.4VD．若将该交流电压加在阻值R＝100Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率是50W答案：BD解析：据图象知，该交流电周期T＝0.04s，频率f＝1T＝25Hz，电压有效值e＝1002V＝502V；若该电压加在100Ω的电阻两端，则P＝U2R＝5022100W＝50W.题型2交变电流热量的求解【例4】阻值为1Ω的电阻上通以交变电流，其i－t关系如)图5－2－6所示，则在0～1s内电阻上产生的热量为(图5－2－6A．1JB．1.5JC．2JD．2.8J解析：对于此题我们可以分段求解，前0.2s和后0.2s产生的热量分别为0.2J，中间0.6s产生的热量为2.4J，所以在0～1s内电阻上产生的热量为2.8J，D选项正确．D4．图5－2－7为某型号电热毯的电路图，将电热丝接在u＝156sin120πtV的电源上，电热毯被加热到一定温度后，由于P的作用使输入的正弦交流电仅有半个周期能够通过，即电压变为图5－2－8所示波形，从而进入保温状态．则此时交流电压表()图5－2－7图5－2－8A．测量的是电压的最大值，读数是156VB．测量的是电压的有效值，读数是110VC．测量的是电压的有效值，读数是78VD．测量的是电压的有效值，读数是55V答案：C解析：取一个周期计算有效值，一个周期包括一段波及一段空．从u－t图象看出，每个周期的前半周期是正弦图形，其有效值为110V，后半周期电压为零．根据有效值的定义，U2RT＝U21R·T2＋0，得U＝78V.