河北省清河挥公实验中学高中物理 5描述交变电流的物理量

河北省清河挥公实验中学高中物理 5描述交变电流的物理量

课题：描述交变电流的物理量 ‎ 学 习 内 容 个 性 笔 记 ‎【学习目标】‎ ‎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．能解决有关有效值的问题．‎ ‎【学习重点】‎ 有效值的概念和计算 ‎【课标要求】‎ 交变电流为大纲二级要求，要求学生知道有效值，最大值是什么。知道瞬时值随时间做周期性变化的曲线，并会识图判断。‎ ‎【学习过程】‎ ‎（一）最大值 ‎1．定义：交变电流在一个周期内所能达到的 称为最大值或峰值，用符号Um、Im表示．‎ ‎2．最大值所处位置：当线圈平面与磁感线 时，交流电动势或电流处于最大值．‎ ‎3．大小：Em＝ ，Im＝， Um＝ ．‎ ‎（二）有效值 ‎1．定义：交流的有效值是根据电流的 来规定的，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．电压有效值的符号用U表示，电流有效值符号用I表示，电动势有效值符号用E表示．‎ ‎2．正弦交变电流有效值和最大值之间关系是：E＝ U 　I ‎＝ Im ‎(三)平均值 定义：交流的平均值是交流图象中波形与横轴（t轴）所围成面积跟时间的比值对正弦交变电流在一个周期内的平均值为 ．对正弦交变电压在一个周期内的平均值为 ‎(四)周期和频率 定义：周期（T）是指交变电流完成一次 变化所需的时间，单位是秒．‎ 周期越大，交变电流变化越 ，在一个周期内交变电流的方向变化 _______次．‎ 频率（f）是交变电流在1 s内完成周期性变化的次数，单位是赫兹，符号是Hz．频率越大交变电流变化越 , f＝ .‎ ‎（五）相位 定义：‎ 初相位：‎ 相位差：‎ 特别提示：‎ 适用交变电流有效值的四种情境 ‎1.求电功、电功率、电热时必须用有效值；‎ ‎2.交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值 ‎3.交流电流表和交流电压表的读数是有效值；‎ ‎4.对于有特殊说明的均指有效值 ‎5.交变电流的有效值是根据电流的热效应来计算的通常的表达式为 Q交=Q直。‎ ‎【典型例题】‎ 一、最值、周期、频率的考查 ‎【例1】 有一个电子器件，当其两端电压高于100 V时则导通，等于或低于100 V时则不导通，若把这个电子器件接到100 V、50 Hz的交变电源上，这个电子器件将(　　)‎ A．不导通 B．每秒钟导通50次 C．每秒钟导通100次 D．每次导通时间为0.005 s 二、有效值的考查 ‎【例2】 两个完全相同的电热器，分别通有如图5－2－1所示的峰值相等的方波交变电流和正弦式交变电流，则这两个电热器的电功率之比P1∶P2＝________.‎ 三、交变电流物理量的考查 ‎【例3】 小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图1所示．此线圈与一个R＝10 Ω的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻．下列说法正确的是(　　)‎ A．交变电流的周期为0.125 s B．交变电流的频率为8 Hz C．交变电流的有效值为 A D．交变电流的最大值为‎4 A 四、交变电流物理量的综合应用 ‎【例4】 如图3所示，一交流发电机线圈共N＝50匝，ab＝‎0.2 m，bc＝‎0.1 m，总电阻r＝10‎ ‎ Ω，在B＝0.5 T的匀强磁场中从磁通量最大位置开始以n＝100 r/s的转速匀速转动，外电路中接有R＝40 Ω的电阻．当线圈转过1/4周期时，求：‎ ‎(1)在外电阻R上产生的焦耳热Q.‎ ‎(2)这段时间内通过外电阻R的电荷量．‎ ‎1‎ ‎2‎ t /10-2s E/v ‎311‎ ‎-311‎ ‎0‎ ‎【课堂反馈】‎ ‎1．下面所列各项指有效值的是( )‎ A.交流电压表的读数 B．保险丝的熔断电流 C.电容器的击穿电压 D．220 V的交流电压 ‎2．一个电热器接在10 V的直流电源上，在t s内产生的焦耳热为Q．今将该电热器接在一交流电源上，它在2ts内产生的焦耳热为Q，则这一交流电源的交流电压的最大值和有效值分别是( )‎ A．最大值是10 V，有效值是10 V B．最大值是10 V，有效值是5 V C．最大值是5 V，有效值是5 V D．最大值是20 V，有效值是10 V ‎3.如图所示为一交变电流的电流随时间变化的图象，此交变电流的有效值为 （ ）‎ A．‎5 ‎A B．5 A C．‎3.5 ‎A D．‎‎3.5 A ‎4.如图所示，在匀强磁场中有一个矩形导线框可绕OO’轴转动，已知匀强磁场的磁感强度B=10/πT，线框的ab、cd边长为‎20cm，bc、ad长均为‎10cm，转速为50r/s，线圈电阻不计，R为小电珠。若从图示位置开始计时。‎ ‎（1）写出线框中感应电动势的瞬时值表达式。‎ ‎（2）若R的额定电压为V，能否正常发光？将R换成额定电压为V的电容器，能否安全工作？‎ B b c a d O’ ω O R ‎（3）若R为一小电珠，当两端电压超过10V时开始发光，求小电珠在一个周期内的发光时间。‎ ‎（4）若R=10Ω，求线圈转动一周过程中，电流做的总功。‎