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1、2022年高中物理 模塊要點回眸 第16點 把握“等效”緊扣“三同”求交流電的有效值 教科版選修3-2
有效值是交流電中最重要的物理量,必須會求解,特別是正弦交流電的有效值,應記住公式.
1.求交變電流有效值的方法有:
(1)利用I=、U=、E=計算,只適用于正(余)弦交流電.
(2)非正弦交流電有效值的求解應根據電流的熱效應進行計算,其中,交變電流的有效值是根據電流通過電阻時產生的熱效應定義的,即讓交變電流和直流電流通過相同的電阻,在相同的時間里若產生的熱量相同,則交變電流(電壓)的有效值就等于這個直流電流(電壓)的值,即求解交變電流有效值問題必須在相同電阻、相同時間、相同熱量的“三
2、同”原則下求解.
2.應用有效值要注意以下幾點:
(1)各種使用交流電的用電器上所標的額定電壓、額定電流均指有效值.
(2)交流電壓表和交流電流表所測的數值為交流電壓和電流的有效值.
(3)在進行電功、電熱、電功率的計算時,所代入的交流電壓和電流的數值為有效值.
(4)凡沒有特別說明的,指的都是有效值.通常所說的照明電路電壓是220 V就是指的電壓的有效值.
對點例題 如圖1所示是一交變電壓隨時間(一個周期內)變化的圖像,求此交變電壓的有效值.
圖1
解題指導 設交變電壓的有效值為U′,恒定直流電的電壓為U,讓交變電壓和直流電壓分別加在同一電阻(設阻值為R)的兩端,在一個周
3、期(T=0.4 s)內,交變電壓產生的熱量:Q′=t1+t2+t3+t4
在這一個周期內,恒定直流電壓產生的熱量
Q=T
由Q=Q′,
代入數據得U= V,U′=U= V
答案 V
方法總結 計算非正弦交變電流的有效值只能運用定義求解,其一般步驟是:
(1)計算非正弦交變電流在一個周期內通過某電阻產生的熱量Q′.
(2)計算恒定直流電在這一個周期內通過該電阻產生的熱量Q.
(3)根據Q=Q′列方程.
(4)解方程,求出恒定直流電的數值,此數值就是非正弦交變電流的有效值.
1. 如圖2表示一交變電流隨時間變化的圖像.其中,從t=0開始的每個時間內的圖像均為半個周期的正
4、弦曲線.求此交變電流的有效值是多少?
圖2
答案 A
解析 此題所給交變電流雖然正、負半周期的最大值不同,但在任意一個周期內,前半周期和后半周期的有效值是可以求的,分別為I1= A,I2= A
設所求交變電流的有效值為I,根據有效值的定義,選擇一個周期的時間,利用在相同時間內通過相同的電阻所產生的熱量相等,得I2RT=IR+IR,代入數據解得I= A.
2.如圖3甲所示為一種調光臺燈電路示意圖,它通過雙向可控硅電子器件來調節(jié)亮度.給該臺燈接220 V的正弦交流電后加在燈管兩端的電壓如圖乙所示,則此時交流電壓表的示數為 ( )
圖3
A.110 V B.110 V
C. V D. V
答案 A
解析 設該電壓的有效值為U,根據有效值定義有·=T,解得U=110 V,則A項正確.