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）
文档属性
| 名称 | 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） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 438.3KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2012-08-31 20:55:11 | ||
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文档简介
(共22张PPT)
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 1 s 内完成周期性变化的次数，单
位是赫兹，符号为 Hz.
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 0.02 s，频率为 50 Hz.
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＝Emsin ωt 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
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．
(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 220 V 和动力电压 380 V 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
正弦单向
脉冲电流
矩形脉
冲电流
非对称性
脉冲电流
【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．
1．电阻 R1、R2 和交流电源按照图 5－2－2 甲所示方式连
接，R1＝10 Ω，R2＝20 Ω.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：B
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
BC
A．交变电流的频率为 100 Hz
B．电动势的有效值为 220 V
C．电动势的峰值约为 311 V
D．t＝0 时，线圈平面与中性面垂直
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 5－2－3
A．此交流电的频率为 0.5 Hz
B．此交流电的电动势有效值为 2 V
C．t＝0.01 s 时，线圈平面与磁场方向垂直
D．t＝0.02 s 时，线圈磁通量变化率为零
答案：CD
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：BC
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 5－2－5
A．该交流电的电压瞬时值的表达式为 u＝100sin (25t) V
B．该交流电的频率为 25 Hz
C．该交流电的电压的有效值为 141.4 V
D．若将该交流电压加在阻值 R＝100 Ω的电阻两端，则电
阻消耗的功率是 50 W
答案：BD
题型 2
交变电流热量的求解
【例 4】阻值为 1 Ω的电阻上通以交变电流，其 i－t 关系如
)
图 5－2－6 所示，则在 0～1 s 内电阻上产生的热量为(
图 5－2－6
A．1 J
B．1.5 J
C．2 J
D．2.8 J
解析：对于此题我们可以分段求解，前 0.2 s 和后 0.2 s 产
生的热量分别为0.2 J，中间0.6 s 产生的热量为2.4 J，所以在0～
1 s 内电阻上产生的热量为 2.8 J，D 选项正确．
D
4．图 5－2－7 为某型号电热毯的电路图，将电热丝接在 u
＝156sin 120πt V 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 5－2－8
A．测量的是电压的最大值，读数是 156 V
B．测量的是电压的有效值，读数是 110 V
C．测量的是电压的有效值，读数是 78 V
D．测量的是电压的有效值，读数是 55 V
答案：C
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 1 s 内完成周期性变化的次数，单
位是赫兹，符号为 Hz.
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 0.02 s，频率为 50 Hz.
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＝Emsin ωt 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
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．
(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 220 V 和动力电压 380 V 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
正弦单向
脉冲电流
矩形脉
冲电流
非对称性
脉冲电流
【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．
1．电阻 R1、R2 和交流电源按照图 5－2－2 甲所示方式连
接，R1＝10 Ω，R2＝20 Ω.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：B
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
BC
A．交变电流的频率为 100 Hz
B．电动势的有效值为 220 V
C．电动势的峰值约为 311 V
D．t＝0 时，线圈平面与中性面垂直
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 5－2－3
A．此交流电的频率为 0.5 Hz
B．此交流电的电动势有效值为 2 V
C．t＝0.01 s 时，线圈平面与磁场方向垂直
D．t＝0.02 s 时，线圈磁通量变化率为零
答案：CD
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：BC
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 5－2－5
A．该交流电的电压瞬时值的表达式为 u＝100sin (25t) V
B．该交流电的频率为 25 Hz
C．该交流电的电压的有效值为 141.4 V
D．若将该交流电压加在阻值 R＝100 Ω的电阻两端，则电
阻消耗的功率是 50 W
答案：BD
题型 2
交变电流热量的求解
【例 4】阻值为 1 Ω的电阻上通以交变电流，其 i－t 关系如
)
图 5－2－6 所示，则在 0～1 s 内电阻上产生的热量为(
图 5－2－6
A．1 J
B．1.5 J
C．2 J
D．2.8 J
解析：对于此题我们可以分段求解，前 0.2 s 和后 0.2 s 产
生的热量分别为0.2 J，中间0.6 s 产生的热量为2.4 J，所以在0～
1 s 内电阻上产生的热量为 2.8 J，D 选项正确．
D
4．图 5－2－7 为某型号电热毯的电路图，将电热丝接在 u
＝156sin 120πt V 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 5－2－8
A．测量的是电压的最大值，读数是 156 V
B．测量的是电压的有效值，读数是 110 V
C．测量的是电压的有效值，读数是 78 V
D．测量的是电压的有效值，读数是 55 V
答案：C