【金版新学案】2013-2014学年高中物理同步配套辅导与检测（粤教版，选修3-2）：第二章 第三节 表征交变电流的物理量（27张ppt）

课件27张PPT。第三节　表征交变电流的物理量交变电流1．掌握正弦交变电流的有效值和最大值之间的关系．
2．理解交变电流的有效值的定义及意义．
3．知道交变电流的周期、频率与线圈转动的角速度的关系．
4．能解决有关计算有效值的问题．1．交变电流的有效值是根据_________规定的．让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的_______，就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值．
2．通常所说的交变电流的电流、电压；交流电表的读数；交流电器的额定电压、额定电流；保险丝的熔断电流等都指________．(电容器的耐压值是交流的最大值．)
3．交变电流最大值是指交变电流在___________所能达到的最大数值；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________，电容器上的标称电压值是电容器两极间所允许电压的________．
1．电流的热效应　热量相等
2．有效值
3．一个周期内　最大值　最大值4．生活中用的市电电压为________，其最大值为____________________(有时写为310 V)，频率为_____，所以其电压瞬时值的表达式为________________．
5．线圈在磁场中转动________交变电流就发生一次周期性变化，我们把交变电流完成一次周期性变化所需要的____称为周期，交变电流在1s内完成周期性变化的____叫做频率，再者互为______，即________或________，频率是供电______的重要参数．4．220 V　220 V＝311 V　50 Hz
u＝311sin314 t (V)
5．一周　时间　次数　倒数　fT＝1　f＝ 质量考点一　正弦交变电流的最大值、有效值、瞬时值和平均值1．正弦交变电流的电动势、电压和电流的最大值、有效值、瞬时值和平均值的区别．以电动势为例：最大值用Em表示，有效值用E表示，瞬时值用e表示，平均值用 表示．它们的关系为：E＝Em/ ，e＝Emsinωt.平均值不常用，必要时要用法拉第电磁感应定律直接求： .特别要注意，有效值和平均值是不同的两个物理量，千万不可混淆． 照明用交流电压是220 V，动力提供线路的电压是380 V，它们的有效值、最大值各是多少？若用电压表测量，测得读数各是多大？解析：根据有效值和最大值的定义，照明用交变电压有效值是220 V，最大值为220 V，电压表测量读数为220 V；动力提供线路电压有效值为380 V，最大值为380 V，电压表测量读数为380 V.答案：见解析练习1．下列说法正确的是(　　)
A．交变电流在一个周期内电流方向改变两次
B．交变电流的有效值总是最大值的1/ 倍
C．因为有效值表示交流电产生的平均效果，所以有效值与平均值相同
D．若正弦交变电流的最大值是10 A，则它的最小值是－10 A解析：线圈平面每经过中性面一次，电流方向改变一次，在一个周期内线圈平面有两次经过中性面，对于正弦式交变电流有效值是最大值的1/ 倍，对其他的交变电流不一定有这样的关系，交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的，与平均值不同，交变电流的正负表示电流的方向，不表示电流的大小，交变电流的最小值为零．
答案：A考点二　关于几种典型交变电流的有效值的计算 1．正弦式交流电的有效值
此类交流电满足公式e＝Emsinωt，i＝Imsinωt，它的电压有效值为E＝ ，电流有效值I＝
特别提醒：对于其他类型的交流电要求其有效值，应紧紧把握有效值的概念．下面介绍几种典型交流电有效值的求法.
2．正弦半波交流电的有效值
若将右图所示的交流电加在电阻R上，
那么经一周期产生的热量应等于它为全波
交流电时的1/2，即 3．正弦单向脉动电流有效值
因为电流热效应与电流方向无关，所以下图所示正弦单向脉动电流与正弦交流电通入电阻
时所产生的热效应完全相同，即
4．矩形脉动电流的有效值
如右图所示电流实质是一种脉冲直流电，
当它通入电阻后一个周期内产生的热量相当于
直流电产生热量的 ，这里t是一个周期内脉动时
间；由 ，得I矩＝ Im， U矩＝ Um.当 ＝1/2时，I矩＝ Im，U矩＝ Um. 5．非对称性交流电有效值
假设让一直流电压U和如图所示的
交流电压分别加在同一电阻上，交变电
流在一个周期内产生的热量为 ，直流电在相等时间内产生的热量 ，
根据它们的热量相等有： 得 ，同理有I＝ . 交流发电机的转子由B∥S的位置开始匀速转动，与它并联的电压表的示数为14.1 V，那么当线圈转过30°时交流电压的瞬时值为___________ V.练习2．通过某电阻的周期性交变电流的图象如右图所示；
求该交流电的有效值I.解析：该交流周期为T＝0.3 s，前t1＝0.2 s为恒定电流I1＝3 A，后t2＝0.1 s为恒定电流I2＝ －6 A，因此这一个周期内电流做的功可以求出来，根据有效值的定义，设有效值为I，有：
代入数据计算得：I＝3 A考点三　描述交变电流变化快慢的物理量1．周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间，用T表示，单位是s；
2．频率：1 s内交变电流完成周期性变化的次数，用f表示，单位是Hz.生活用电的周期为0.02 s，频率为50 Hz，电流方向每秒改变100次. 1．表征交变电流的几个物理量：最大值、有效值、周期、频率.
2．正弦式交流电最大值与有效值的关系：I＝ ， U＝ ；
3．交流电的周期与频率的关系：T＝ . 交流发电机转子有n匝线圈，每匝线圈所围面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，匀速转动的角速度为ω，线圈内电阻为r，外电路电阻为R.
如右图所示，当线圈由图中实线位置匀速转动90°到达虚线位置的过程中，
求：(1)通过R的电荷量q为多少？
(2)R上产生的电热QR为多少？
(3)外力做的功W为多少？解析：(1)按照电流的定义I＝q/t，计算电荷量q应该用电流的平均值：即q＝ t，而 ，这里电流和电动势都必须要用平均值，不能用有效值、最大值或瞬时值．
(2)求电热应该用有效值，先求总电热Q，再按照内外电阻之比求R上产生的电热QR. ，QR＝ .这里的电流必须要用有效值，不能用平均值、最大值或瞬时值．(3)根据能量守恒，外力做功的过程是机械能向电能转化的过程，电流通过电阻，又将电能转化为内能，即放出电热．因此W＝Q＝ .一定要学会用能量转化和守恒定律来分析功和能．练习3．如下图所示是某种型号的电热毯的电路图，电热毯接在交变电源上，通过装置P使加在电热丝上的电压的波形如右图所示．此时接在电热丝两端的交流电压表的读数为(　　)
A．110 V　　　　　 B．156 V
C．220 V D．311 V解析：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220 V；后半周期电压为零．根据有效值的定义， ，得U＝156 V.
答案：B1．下面关于交变电流的说法中，正确的是(　　)
A．交变电流的最大值不一定等于有效值的 倍
B．交流电流表和电压表的示数表示交变电流的瞬时值
C．交流电器设备上所标的电流和电压值都是最大值
D．交变电流的方向每个周期内改变一次解析：正弦式交变电流有效值是最大值的1/ 倍，对其他的交变电流不一定有这样的关系，故A选项正确；交流电流表和电压表的示数，交流电器设备上所标的电流和电压值，都表示交变电流的有效值，故B、C错；交变电流的方向每个周期内改变两次，故D错．
答案：A5．下面关于交变电流的说法中正确的是(　　)
A．交流电器设备上所标的电压和电流值是交流的最大值
B．用交流电流表和电压表测定的读数值是交流的瞬时值
C．给定的交流数值，在没有特别说明的情况下都是指有效值
D．跟交流有相同的热效应的直流的数值是交流的有效值
解析：根据交变电流有效值、最大值和瞬时值的物理意义，易知C、D正确．
答案：CD祝您学业有成