2.2怎樣描述交變電流,第2章交變電流與發(fā)電機,目標定位 1.掌握交變電流的周期、頻率、線圈轉動角速度三者之間的關系. 2.能理解電流的有效值，知道有效值是與熱效應有關的量. 3.掌握正弦式交變電流有效值與最大值的關系，會進行有效值的計算. 4.掌握交變電流的變化規(guī)律及兩種表示方法.,內容索引,知識探究 新知探究 點點落實,達標檢測 當堂檢測 鞏固反饋,知識探究,如圖1所示，這個交變電流的周期是多少？頻率是多少？,一、周期和頻率,答案,圖1,答案周期T0.02 s； 頻率f50 Hz.,要點總結 1.周期(T)：交變電流完成 所需的時間，用T表示，單位是秒. 2.頻率(f)：交變電流在 內完成的次數(shù)，用f表示，單位是赫茲，符號是 . 3.轉速(n)：線圈單位時間(1 s或1 min)轉過的圈數(shù)，單位是r/s或r/min.,5.我國電網(wǎng)中交變電流的周期是 s，頻率是 Hz.,一次周期性變化,1 s,周期性變化,Hz,0.02,50,例1(多選)矩形金屬線圈共10匝，繞垂直于磁場方向的轉動軸在勻強磁場中勻速轉動，線圈中產(chǎn)生的交流電動勢e隨時間t變化的情況如圖2所示.下列說法中正確的是 A.此交變電流的頻率為0.2 Hz B.1 s內電流方向變化10次 C.t0.1 s時，線圈平面與磁場方向平行 D.1 s內線圈轉5圈,答案,解析,圖2,在t0.1 s時，e0，所以線圈平面與磁場方向垂直，故C錯.,二、最大值和有效值,答案,1.圖3是通過一個R1 的電阻的電流i隨時間t變化的圖像.這個電流不是恒定電流.,圖3,(1)試計算1 s內電阻R中產(chǎn)生的熱量.,答案,(2)如果有一個大小、方向都不變的恒定電流通過這個電阻R，也能在1 s內產(chǎn)生同樣的熱量，這個電流是多大？,答案,2.某交流電壓瞬時值表達式u6 sin (100t) V，把標有“6 V,2 W”的小燈泡接在此電源上會不會被燒壞？把標有6 V的電容器接在此電源上會不會被擊穿？,要點總結 1.最大值：交變電流在一個周期內所能達到的 數(shù)值.它是所有瞬時值中的 值. (1)當線圈平面跟磁感線平行時，感應電動勢最大，Em(轉軸垂直于磁感線). (2)電容器接在交流電路中，交流電壓的最大值不能超過電容器的 值. 2.有效值：讓交變電流與恒定電流分別通過 的電阻，如果在交變電流的 內它們產(chǎn)生的 相等，我們就把這個恒定電流的電流值I、電壓值U，叫做這個交變電流的有效值.計算時要注意三同：“相同 ”上、“相同時間”內、產(chǎn)生“相同 ”.,最大,最大,nBS,耐壓,大小相同,相同時間,熱量,電阻,熱量,3.正弦式交變電流的有效值I、U與最大值Imax、Umax的關系：I_、U_. 注意：非正弦式交變電流的有效值只能根據(jù)電流的熱效應計算. 4.有效值的應用 (1)計算與電流熱效應有關的量(如功率、熱量)要用 . (2)交流電表的測量值，電氣設備標注的額定電壓、額定電流，通常提到的交流電的數(shù)值均指 值.,有效值,有效,例2通過一阻值R100 的電阻的交變電流如圖4所示，其周期為1 s.電阻兩端電壓的有效值為,答案,解析,圖4,例3如圖5所示，矩形線圈面積為S，匝數(shù)為N，線圈電阻為r，在磁感應強度為B的勻強磁場中繞垂直磁場方向的OO軸以角速度勻速轉動，外電路電阻為R.當線圈由圖示位置轉過90的過程中，求： (1)通過電阻R的電荷量q；,答案,解析,圖5,答案,解析,(2)電阻R上所產(chǎn)生的熱量Q.,如圖6為某交變電流的ut圖像，試指出它的周期、頻率、最大值、有效值，并寫出其函數(shù)表達式.,三、用數(shù)學方法描述交流電,圖6,答案,要點總結 1.正弦交流電的圖像 如圖7所示，從圖像中可直接得到的物理量有：瞬時值、 值和 ；通過計算可以得到有效值、頻率和角頻率. 2.正弦交流電的瞬時值表達式 電動勢：e； 電壓：u ； 電流：i .,圖7,最大,周期,Emaxsin t,Umaxsin t,Imaxsin t,例4一正弦交流電的電壓隨時間變化的規(guī)律如圖8所示，由圖可知,A.該交流電的電壓的有效值為100 V B.該交流電的頻率為25 Hz C.該交流電壓瞬時值的表達式為u100sin 25t V D.并聯(lián)在該電壓兩端的電壓表示數(shù)隨時間周期性變化,圖8,答案,解析,解析根據(jù)題圖可知該交變電流電壓的最大值為100 V，周期為4102 s，所以頻率為25 Hz，A錯，B對； 而2f50 rad/s，所以u100sin (50t) V，C錯； 交流電壓表的示數(shù)為交流電的有效值而不是瞬時值，不隨時間變化，D錯.,達標檢測,1.(對交變電流物理量的認識)(多選)下列關于交流電的說法中正確的是 A.交流電器設備上所標的電壓和電流值是交流電的最大值 B.用交流電流表和電壓表測定的讀數(shù)值是交流電的瞬時值 C.給定的交流數(shù)值，在沒有特別說明的情況下是指有效值 D.跟交變電流有相同有相同的熱效應的直流電的數(shù)值是交流電的有效值,答案,1,2,3,4,解析對于交變電流，在沒有特別說明的情況下指有效值，交流電流表和電壓表的讀數(shù)值是交流電的有效值，交流電器的銘牌上所標的電壓和電流值也是有效值，A、B錯誤，C、D正確.,解析,2.(有效值的應用)一臺小型發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖像如圖9甲所示.已知發(fā)電機線圈內阻為5 ，外接一只電阻為95 的燈泡，如圖乙所示，則,答案,1,2,3,4,A.電壓表 的示數(shù)為220 V B.電路中的電流方向每秒鐘改變50次 C.燈泡實際消耗的功率為484 W D.發(fā)電機線圈內阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為24.2 J,解析,圖9,由題圖甲知T0.02 s，一個周期內電流方向變化兩次，可知1 s內電流方向變化100次，B錯誤；,1,2,3,4,3.(交變電流有效值的計算)如圖10所示是一交變電流隨時間變化的圖像，求此交變電流的有效值.,答案,1,2,3,4,解析,答案5 A,圖10,1,2,3,4,解析設該交變電流的有效值為I，讓該交變電流和直流電分別通過同一電阻(阻值為R)，在一個周期(T0.2 s)內，該交變電流產(chǎn)生的熱量：QI21Rt1I22Rt2 在一個周期內直流電通過該電阻產(chǎn)生的熱量 QI2RT 由QQ，代入數(shù)據(jù)，解得I5 A.,1,2,3,4,4.(最大值、有效值、瞬時值、平均值的區(qū)別和應用)交流發(fā)電機線圈電阻r1 ，用電器電阻R9 ，閉合開關后電壓表示數(shù)為9 V，如圖11所示，那么該交流發(fā)電機,圖11,A.電動勢的最大值為 V B.電動勢的有效值為9 V C.交流發(fā)電機線圈通過中性面時電動勢的瞬時值為10 V D.交流發(fā)電機線圈自中性面轉過90的過程中的平均感 應電動勢為 V,答案,解析,1,2,3,4,