上海科教版高中物理选修3-2课件 怎样描述交变电流课件2

没有特殊说明，一般指有效值，C 对；
根据有效值的定义，D 对． 答案 CD
2.有一交变电流如图 5 所示，则由此图像可知 A．它的周期是 0.8 s B．它的最大值是 4 A C．它的有效值是 2 2 A D．它的频率是 0.8 Hz
(ABC)
图5
解析 由题图可得其 T＝0.8 s，f＝T1＝1.25 Hz，故 A 对，D 错； 又由题图读得 Im＝4 A，故 B 对； 因为电流为正弦交流电，故有效值 I＝ Im2＝2 2 A，C 对．
下；(2)用电器的铭牌所标的额定电压和额定电流；(3) 交流电流表和交流电压表的读数；(4)求电功、电热、 电功率和热功率时．
四、用数学方法描述交流电 [问题设计]
如图 2 为某交变电流的 u－t 图像，试指出它的周期、 频率、最大值、有效值，并写出其函数表达式．
图2 答案 周期 T＝0.02 s，频率 f＝T1＝50 Hz，最大值 Um＝6 2 V， 有效值 U＝U2m＝6 V，函数表达式 u＝6 2sin 100πt (V)．
3．交变电流：物理学中指 大小 和 方向 都随时间做周期性变 化的电流，简称交流．正弦式交变电流：电流和电压是按 正_弦___函__数_规律变化的交变电流．
4．周期：交变电流完成一次 周期性变化 所需的时间，叫做 交变电流的周期，通常用 T 表示，单位是 s.
5．频率：交变电流在 1 s 内完成周期性变化的次数__，叫做交 变电流的频率，通常用 f 表示，单位是 Hz.
[要点提炼] 1．交变电流的电压、电流在一个周期内所能达到的最大数值_
叫最大值，若交流电接入纯电阻电路中，电流及外电阻两
端的电压的最大值仍然可以用闭合电路欧姆定律来确定， Em
即 Im＝ R＋r ，Um＝ ImR .
2．使用交变电流的用电器，其最大耐压值应大于其使用 的交流电压的 最大值 ．
3．确定交变电流有效值的依据是 电流的热效应 ． 4．在下列情况下都是指有效值：(1)没有特别说明的情况
我国电网使用的交流电频率 f＝ 50 Hz，周期 T＝ 0.02 s . 2．频率为 50 Hz 的交变电流的方向每秒改变 100 次．
三、最大值和有效值 [问题设计]
某交流电压瞬时值表达式 u＝6 2sin 100πt(V)，把标有“6 V，2 W” 的小灯泡接在此电源上会不会被烧坏？
答案 不会，交流电压瞬时值表达式 u＝6 2sin 100πt(V)中 6 2 V 是最大值，其有效值为 6 V，而标有“6 V,2 W”的小 灯泡中的 6 V 是有效值．
4．如图 6 甲所示为电热毯的电路图，电热丝接到 u＝220 2sin 100πt(V)
的电源上，电热毯被加热到一定温度后，通过装置 P 使输入
电压变为如图乙所示波形，从而进入保温状态．若电热丝的
电阻保持不变，则此时交流电压表的读数是
()
A．110 V
图6 B．156 V C．220 V
D．311 V
列说法正确的是
( AD )
A．此电源可以使“20 V,2 W”的灯泡正常发光
B．此电源的交变电压的周期是 314 s
C．此电源在 t＝0.01 s 时电压达到最大值
D．“20 V,2 μF”电容器不能接在这只电源上
例 2 如图 3 所示，
图3 表示一交流电流随时间的变化图像，其中电流正值为正弦 曲线的正半周，则该交流电的有效值为多少？ 解析 正弦交变电流的有效值是最大值的 22，而方波的 有效值等于其最大值，设交流电的有效值为 I，则有 Q＝ ( I12)2R·T2＋I22R·T2＝I2RT，代入数据得 I＝5 3 A. 答案 5 3 A
6．有效值：让 阻值相等的两个电阻器分别通以直流和交流， 如果在相同的 时间 内产生的 热量_相等，就把这一直流的
数值叫做这一交流的有效值．正弦交变电流的有效值等于 其最大值的 1 倍．
2 7．正弦交变电流可用正_弦__函__数__图___像_和正弦函数表达式来描述．
8．正弦交流电的瞬时值表达式 电动势 e＝ Emsin ωt 电压 u＝ Umsin ωt 电流 i＝ Imsin ωt
针对训练 2 某一交变电流的电压波形如图 4 所示，求这 一交变电流的电压的有效值 U.
图4
解析 假设让一直流电压 U 和如题图所示的交流电压分别通过同 一电阻，交变电流在一个周期内产生的热量为 Q1＝2(UR12·T4＋UR22·T4) ＝8R2·T2＋4R2·T2.直流电在一个周期内产生的热量 Q2＝UR2·T.由交变电 流有效值的定义知 Q1＝Q2，即8R2·T2＋4R2·T2＝UR2·T.解得 U＝2 10 V.
解析 T＝2ωπ＝42ππ s＝0.5 s，f＝T1＝2 Hz，当 t＝0.5 s 时，e＝ 10 2sin 4π·0.5 V＝0，电动势有效值 E＝Em2＝10 V，所以选项 B、D 正确．
针对训练 1 一只低压教学电源输出的交变电压的瞬时值
为 u＝20 2sin 314t(V)，关于该电源的规格和使用，下
答案 2 10 V
1．下列关于交流电的说法中正确的是
()
A．交流电器设备上所标的电压值和电流值是交流电的
峰值
Bபைடு நூலகம்用交流电流表和电压表测定的读数值是交流电的瞬
时值
C．给定的有关交流电的数值，在没有特别说明的情况
下是指有效值
D．在相同时间内，跟交流电有相同的热效应的直流电
的数值是交流电的有效值
解析 电器设备上所标的电压值和电流值，及交流电压表、 电流表测定的读数值均是有效值，A、B 都错；
3．一个接在恒定直流电源上的电热器所消耗的电功率为
P1，若把它接在电压峰值与直流电压相等的正弦交流
电源上，该电热器所消耗的电功率为 P2，则 P1∶P2
为
(A )
A．2∶1 B．1∶2 C．1∶1 D．1∶ 2
解析 由电功率公式知：P1＝UR2(U 为直流电压) P2＝U/R 22＝2UR2，故 P1∶P2＝2∶1.
解析 由题图知，在一个周期内，仅有半个周期的时间是有 电压的，而作用在某一电阻上时，产生的电热：Q＝U22RT， U＝3121 V＝220 V；设该电源的电压有效值为 U′，则有U22RT ＝UR′2T，所以 U′＝3211 V≈156 V.
答案 B
一、交变电流 1．交变电流的电流和电压，大小和方向都在随时间做周期
性变化． 2．几种常见的交变电流波形
二、交变电流的周期和频率 [问题设计]
如图 1 所示，这个交变电流的周期是多少？频率是多少？
图1 答案 周期 T＝0.02 s；频率 f＝50 Hz
[要点提炼] 1．周期和频率的关系：f＝T1 ，T＝1f .
怎样描述交变电流
1.能够理解交变电流的概念. 2.掌握交变电流的周期、频率、线圈转动角速度三者之间的关系. 3.能理解电流的有效值是与热效应有关的量，而平均值只是简单
意义的平均. 4.掌握交变电流有效值与峰值的关系．并会进行有效值的计算．
1．线圈在某一段时间内从一个位置转动到另一个位置的过程
ΔΦ 中产生的平均电动势为 E＝_n_Δ__t_. 2．恒定电流产生电热的计算遵循焦耳定律，即 Q＝ I2Rt .
[要点提炼]
1．正弦交变电流电动势 e 的函数表达式：e＝Emsin ωt.式
中 ω 为 角频率，单位是 rad/s . 2π
2．ω＝ T ＝ 2πf .
例 1 由交流电动势瞬时值表达式 e＝10 2sin 4πt(V)可知
( BD ) A．此交流电的频率是 4π Hz B．此交流电的周期是 0.5 s C.当 t＝0.5 s 时，此交流电电动势有最大值 D．此交流电电动势有效值为 10 V