高考物理第一轮复习课件：第8讲： 怎样描述交变电流 （沪科版选修3-2）

欢迎进入物理课堂 1 了解交变电流的周期 频率的含义 掌握它们之间的关系 2 了解交变电流最大值 瞬时值及有效值的意义 能利用有效值的定义计算交变电流的有效值 重点 3 知道用图像和函数式描述交变电流的方法 重点 一 用哪些物理量描述交变电流1 周期和频率 1 周期T 交变电流完成一次周期性变化所需的 用T表示 单位 2 频率 交变电流在1s内完成周期性变化的次数 用f表示 单位 时间 秒 s 赫兹 Hz 2 最大值和有效值 1 交变电流的电动势 电压和电流在某一时刻的数值 叫做交变电流的 值 通常用小写字母e u i表示 交变电流的最大值是它在一个周期内所能达到的 数值 分别用Em Um Im表示 也叫做峰值 瞬时 最大 2 交变电流的有效值是根据 来规定的 物理学中规定 给阻值相等的两个电阻器分别通以恒定电流和交流电 如果在 的时间内产生的热量 我们就把这一恒定电流的数值叫做这个交流电的 3 正弦式交变电流的有效值等于其最大值的 电流的热效应 相同 相等 有效值 4 在没有特别说明时 通常所说的交变电流的电压 电动势都是指 交流电表测量的值也是 交流用电设备铭牌标出的电压 电流值也是指 有效值 有效值 有效值 二 怎样用数学方法描述交变电流用图像描述正弦交变电流随时间的变化情况可以从图像上表示出来 图像描述的是交变电流随时间变化的规律 它是一条正弦曲线 如图所示 从图中我们可以找出正弦交变电流的 和 最大值 周期 2 用函数式描述正弦交变电流的电动势e 电压u 电流i随时间变化的规律分别为e Emsin t u i 式中的 称为交变电流的 Umsin t Imsin t 角频率 学案导引1 让交变电流和恒定电流通过同一电阻 只要产热相同 恒定电流的权值等于交变电流的有效值吗 2 有效值是平均值吗 任何形式的交变电流有效值都是最大值的倍吗 1 正确理解有效值 1 定义有效值时要注意 三同 即电阻相同 时间相同 产生热量相同 2 在计算交变电流通过导体产生的热量和电功率以及确定保险丝的熔断电流时 只能用交变电流的有效值 如电功率的计算式 P UI中 U I均为有效值 3 在交流电路中 电压表 电流表 功率表等电子仪表的示数均为交变电流的有效值 在没有具体说明的情况下 所给出的交变电流的电压 电流及电功率指的都是有效值 如图所示为一交变电流的图像 则该交变电流的有效值为多大 思维流程 解答本题可按以下流程进行分析 互动探究上例中若将时间轴下方去掉如图所示 则其有效值为多大 学案导引1 正弦交变电流的瞬时值表达式跟哪些因素有关 2 利用正弦交变电流的图像能直接得到哪些信息 1 图像如图所示 交流电的变化规律可以用正弦图像来表示 在直角坐标系中 横轴表示线圈平面跟中性面的夹角 或者表示线圈转动经过的时间t 纵坐标表示感应电动势e 感应电流i 2 图像的分析方法应用的注意事项 看清两轴物理量的物理意义 分清是何种图像 能从图上直接获得最大值 周期等物理量 了解 图与图 图与式 和 图与物 间的对应关系 2 用函数式描述交变电流 1 表达式正弦式交变电流的电压u 电流i的函数表达式为u Umaxsin t i Imaxsin t其中Umax为交流电压的最大值 Imax为交变电流的最大值 称为角频率 t为线圈平面和中性面的夹角 2011 高考天津卷 在匀强磁场中 一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动 如图1所示 产生的交变电动势的图像如图2所示 则 A t 0 005s时线框的磁通量变化率为零B t 0 01s时线框平面与中性面重合C 线框产生的交变电动势有效值为311VD 线框产生的交变电动势频率为100Hz 答案 B 规律方法 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动 就产生正弦式交流电 要将转动的情景 图像全面联系起来 并能正确地理解描述正弦式交流电的一些物理量的含义 互动探究2 结合图2写出符合上例变化规律的瞬时值表达式 解析 由图2知 最大值为Em 311V 周期T 0 02s 故 100 rad s 故瞬时值为e Emsin t 311sin 100 t V 答案 e 311sin 100 t V 正弦交变电流规律的综合应用 经典案例 14分 如图所示 有一闭合的正方形线圈 边长为20cm 线圈绕OO 轴在B 1 0T的匀强磁场中匀速转动 角速度为 100rad s 若已知线圈电阻为1 求 审题指导 解此题的关键是把握不同物理量的计算方法 最大值由Em nBS 求得 电荷量 平均值由法拉第电磁感应定律求得 热量由有效值计算 答案 1 4V 2 2 55V 3 0 13J 4 0 04C 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全