人教版高二物理选择性必修第二册：交流电的描述课件.ppt
复习回顾,(一)交变电流：,大小和方向随时间作周期性变化的电流;简称交流。,其中按正弦规律变化的交流电叫正弦交流电。,（二）正弦交流电的产生及变化规律,当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生的交流是随时间按正弦规律变化的。即正弦交流。,跟磁感线垂直的平面叫做中性面。这一位置穿过线圈的磁通量最大，但线圈的磁通量变化率为零，线圈中无感应电动势。,1、产生：,2、中性面：,3、规律：,函数表达式：从中性面开始计时,在纯电阻电路中:电流:,电压:,电动势:,第二节 交变电流的描述,交变电流完成一次周期性变化所需要的时间,T,s,描述交变电流变化的快慢,T=1/f,=2f,单位时间完成周期性变化的次数,f,HZ,某一时刻的值,e,u,i,V,V,A,描述某一时刻的情况,交变电流的最大值,V,V,A,描述电压高低和电流强弱,Em Um Im,描述交变电流变化的快慢,一、描述交流电的物理量(自学，填写下表）,例题1：如图是一个交变电压的图象，根据图象求出交变电流的周期和频率、电压的最大值和瞬时值。,答：T=0.2S，f=5HzUm=8V，U=8sin10 t V,例题2、我国生产和生活用交流电的周期T_s，频率f=_Hz，角速度_rad/s，在1s内电流的方向变化_次。,0.02,50,100,人教版（2019）高二 物理 选择性必修 第二册 第三章：3.2-交流电的描述(共44张PPT),人教版（2019）高二 物理 选择性必修 第二册 第三章：3.2-交流电的描述(共44张PPT),例3.某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系，如图所示，如果其它条件不变，仅使线圈的转速加倍，则交流电动势的最大值和周期分别变为（）,A400V，0.02s B200V,0.02sC400V,0.08s D200V,0.08s,B,人教版（2019）高二 物理 选择性必修 第二册 第三章：3.2-交流电的描述(共44张PPT),人教版（2019）高二 物理 选择性必修 第二册 第三章：3.2-交流电的描述(共44张PPT),问题1：如图所示电流I=2A通过一个R=2的电阻。它是恒定电流。怎样计算通过1 S内电阻R中产生的热量?,解：根据焦耳定律得：,二、描述交流电的物理量有效值,人教版（2019）高二 物理 选择性必修 第二册 第三章：3.2-交流电的描述(共44张PPT),人教版（2019）高二 物理 选择性必修 第二册 第三章：3.2-交流电的描述(共44张PPT),问题2：如图所示电流I通过一个R=1的电阻。他不是恒定电流。1.怎样计算通过1 S内电阻R中产生的热量?2.如果有一个大小、方向 都不变的恒定电流通过这个电阻R也能在S内产生同样的热量，这个电流是多大？,人教版（2019）高二 物理 选择性必修 第二册 第三章：3.2-交流电的描述(共44张PPT),人教版（2019）高二 物理 选择性必修 第二册 第三章：3.2-交流电的描述(共44张PPT),1、有效值：（1）概念的引入：为了反映交变电流所产生的效果，引入有效值的概念（2）定义：使交变电流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相等时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交变电流的有效值,Q1,Q2,假如Q1=Q2，那么i的有效值为 I,人教版（2019）高二 物理 选择性必修 第二册 第三章：3.2-交流电的描述(共44张PPT),人教版（2019）高二 物理 选择性必修 第二册 第三章：3.2-交流电的描述(共44张PPT),2、有效值与最大值之间的关系：,任何电流都有有效值，但上述关系只限于正弦交变电流，对其他形式的交变电流并不适用需安定义计算。,(3)说明：,A、以上关系式只适用于正弦或余弦交流电；,B、交流用电器的额定电压和额定电流 指的是有效值；,C、交流电流表和交流电压表的读数是 有效值,D、对于交流电若没有特殊说明的均指 有效值,220V,例4.如图表示一交流的电流随时间变化的图像,求该电流的有效值。,平均值：,B、求通过某导体截面的电量一定要用 平均值。,（4）注意：峰值（最大值）、有效值、平均值在应用上的区别。,A、在求交流电的功、功率或电热时必 须用交流电的有效值。,人教版（2019）高二 物理 选择性必修 第二册 第三章：3.2-交流电的描述(共44张PPT),人教版（2019）高二 物理 选择性必修 第二册 第三章：3.2-交流电的描述(共44张PPT),例题5：边长为a的单匝正方形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，以OO为轴匀速转动，角速度为，转轴与磁场方向垂直，线圈电阻为R，求：,(1)线圈从图示位置转过T4的过程中产生的热量Q,(2)线圈从图示位置转过T4的过程中通过线圈某截面的电量q,人教版（2019）高二 物理 选择性必修 第二册 第三章：3.2-交流电的描述(共44张PPT),人教版（2019）高二 物理 选择性必修 第二册 第三章：3.2-交流电的描述(共44张PPT),三、相位及相位差,1、相位：,正弦符号“sin”后面的量“”叫做交流电的相位。当t=0时，叫做交流电的初相位。,2、相位差：,两支交流电的相位之差叫做它们的相位差。如：,人教版（2019）高二 物理 选择性必修 第二册 第三章：3.2-交流电的描述(共44张PPT),人教版（2019）高二 物理 选择性必修 第二册 第三章：3.2-交流电的描述(共44张PPT),小结,1、最大值（峰值）：Em Um m,、瞬时值：u i e,3、周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间。,4、频率：一秒内完成周期性变化的次数。,5、有效值：E U I,（1）定义：,根据电流的热效应来规定，让交流电和直流通过相同阻值的电阻，如果他们在一个周期内产生的热量相等，就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值。,（2）正弦交流电的有效值与最大值的关系：,注意：A.对于交流电若没有特殊说明的均指有效值,C.求通过某导体截面的电量一定要用平均值。,B.在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。,人教版（2019）高二 物理 选择性必修 第二册 第三章：3.2-交流电的描述(共44张PPT),人教版（2019）高二 物理 选择性必修 第二册 第三章：3.2-交流电的描述(共44张PPT),巩固练习,人教版（2019）高二 物理 选择性必修 第二册 第三章：3.2-交流电的描述(共44张PPT),人教版（2019）高二 物理 选择性必修 第二册 第三章：3.2-交流电的描述(共44张PPT),练习1、如图表示一交流随时间变化的图像，求此交流的有效值。,人教版（2019）高二 物理 选择性必修 第二册 第三章：3.2-交流电的描述(共44张PPT),人教版（2019）高二 物理 选择性必修 第二册 第三章：3.2-交流电的描述(共44张PPT),练习2.图中两交变电流通过相同的电阻R。求：（1）分别写出它们的有效值、周期和频率。（2）计算它们在R上产生的功率之比。,（2）P甲:P乙I12R:I22R（I1I2）21:2,练习3:一个电阻接在10V的直流电源上，它的发热功率是P，当接到电压为u=10sintV的交流电源上，它的发热功率（）A0.25P B0.5P CP D2P,B,练习4.如图所示，线圈的面积是0.05，共有100匝；线圈电阻为1，外接电阻R9，匀强磁场的磁感应强度为B1T，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时，求：,(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线 圈中感应电动势的瞬时表达式；,(2)线圈转过130s时电动势的瞬时值多大；,(4)线圈每转过一周，外力所做的功。,(3)电路中电压表和电流表示数 各是多少,2.5 J,练习5.如图所示，矩形线圈的匝数为n，线圈面积为S，线圈内阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO轴以角速度匀速转动，外电路电阻为R。在线圈由图示位置转过90的过程中，求：,(1)通过电阻R的电量q；,(2)电阻R上产生的焦耳热Q,在此过程中电阻R上的焦耳热为一个周期内产生焦耳热的14，,练习7、,人教版（2019）高二 物理 选择性必修 第二册 第三章：3.2-交流电的描述(共44张PPT),人教版（2019）高二 物理 选择性必修 第二册 第三章：3.2-交流电的描述(共44张PPT),5A 选B,分析：该交变电流周期为T=0.02s，前t1=0.01s内为恒定电流，后t2=0.01s内为恒定电流，因此这一个周期内电流做的功可以求出来，根据有效值的定义，设有效值为I，根据定义有：Q=I2RT=I12Rt1+I22Rt2 代入数据计算得：,人教版（2019）高二 物理 选择性必修 第二册 第三章：3.2-交流电的描述(共44张PPT),人教版（2019）高二 物理 选择性必修 第二册 第三章：3.2-交流电的描述(共44张PPT),练习8、如图所示，为一直流电通过如图所示的电阻R，则交变电流表的示数为A。,人教版（2019）高二 物理 选择性必修 第二册 第三章：3.2-交流电的描述(共44张PPT),人教版（2019）高二 物理 选择性必修 第二册 第三章：3.2-交流电的描述(共44张PPT),2.5A,分析：从i-t图象看出，每个周期的前半周期是正弦图形，其有效值为,再根据有效值的定义，得I=_。,人教版（2019）高二 物理 选择性必修 第二册 第三章：3.2-交流电的描述(共44张PPT),人教版（2019）高二 物理 选择性必修 第二册 第三章：3.2-交流电的描述(共44张PPT),人教版（2019）高二 物理 选择性必修 第二册 第三章：3.2-交流电的描述(共44张PPT),人教版（2019）高二 物理 选择性必修 第二册 第三章：3.2-交流电的描述(共44张PPT),练习10.下列各种情况中所指的数值，哪些是交流电的有效值（）A.交流电路中交流电压表所指示的数值。B.家用电器（如灯泡）上标明的额定电压值。C.闭合矩形导线框在匀强磁场中绕垂直于磁感线匀速转动过程中，转到线框平面与磁感线平行的位置时的感应电动势的数值。D.电工工具上标明的耐压值。,AB,人教版（2019）高二 物理 选择性必修 第二册 第三章：3.2-交流电的描述(共44张PPT),人教版（2019）高二 物理 选择性必修 第二册 第三章：3.2-交流电的描述(共44张PPT),练习11.阻值R=50的电热丝接在电压（V）的交流电源上，电流表的示数为 A，电热丝两端电压表的示数为 V.如果将一个电容器接在该交流电源上，要使电容器不被击穿，所选的电容器能承受的最大电压应不小于 V.,2,100,人教版（2019）高二 物理 选择性必修 第二册 第三章：3.2-交流电的描述(共44张PPT),人教版（2019）高二 物理 选择性必修 第二册 第三章：3.2-交流电的描述(共44张PPT),练习12、如图所示为某正弦交流电流的图像，求其峰值、周期和角速度，并写出该电流的瞬时值表达式。,人教版（2019）高二 物理 选择性必修 第二册 第三章：3.2-交流电的描述(共44张PPT),人教版（2019）高二 物理 选择性必修 第二册 第三章：3.2-交流电的描述(共44张PPT),解析：从图中可看出交变电流的周期T0.02s，在t0.0025sT8时，电流为14.14A，而tT8时线圈从中性面转过的角度为45。,由电流表达式iImsint得：14.14Imsin45,Im14.14sin4520A,而2T314rad/s.,故此电流的瞬时表达式为i20sin314t(A),人教版（2019）高二 物理 选择性必修 第二册 第三章：3.2-交流电的描述(共44张PPT),人教版（2019）高二 物理 选择性必修 第二册 第三章：3.2-交流电的描述(共44张PPT),练习13、图中两交变电流通过相同的电阻R。求：（1）分别写出它们的有效值、周期和频率。（2）计算它们在R上产生的功率之比。,人教版（2019）高二 物理 选择性必修 第二册 第三章：3.2-交流电的描述(共44张PPT),人教版（2019）高二 物理 选择性必修 第二册 第三章：3.2-交流电的描述(共44张PPT),解析：,（1）图甲为正弦交流电，其有效值I1Im 2.5 A，周期T10.4s，频率f12.5Hz；图乙为方波交流电，电流的大小不变、方向作周期变化，由于热效应与电流方向无关，因而它的有效值为5A，周期T20.4s，频率f22.5Hz。,（2）由公式PI2R得：P甲:P乙I12R:I22R（I1I2）21:2,人教版（2019）高二 物理 选择性必修 第二册 第三章：3.2-交流电的描述(共44张PPT),人教版（2019）高二 物理 选择性必修 第二册 第三章：3.2-交流电的描述(共44张PPT),练习14、一个电阻接在10V的直流电源上，它的发热功率是P，当接到电压为u=10sintV的交流电源上，它的发热功率-（）A0.25P B0.5P CP D2P,B,人教版（2019）高二 物理 选择性必修 第二册 第三章：3.2-交流电的描述(共44张PPT),人教版（2019）高二 物理 选择性必修 第二册 第三章：3.2-交流电的描述(共44张PPT),练习15、如图所示，线圈的面积是0.05，共有100匝；线圈电阻为1，外接电阻R9，匀强磁场的磁感应强度为B1T，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时，求：,(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时表达式；,解析：,(2)线圈转过130s时电动势的瞬时值多大；,练习15、如图所示，线圈的面积是0.05，共有100匝；线圈电阻为1，外接电阻R9，匀强磁场的磁感应强度为B1T，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时，求：,(3)电路中电压表和电流表示数各是多少。,电动势的有效值为,电流表的示数,电压表的示数,练习16、如图所示，矩形线圈的匝数为n，线圈面积为S，线圈内阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO轴以角速度匀速转动，外电路电阻为R。在线圈由图示位置转过90的过程中，求：,(1)通过电阻R的电量q；,解析：,在此过程中，穿过线圈磁通量变化,所用时间,产生的平均电动势为,平均电流为,通过R的电量,（2）电阻R上产生的焦耳热Q,在此过程中电阻R上的焦耳热为一个周期内产生焦耳热的14，,16、如图所示，矩形线圈的匝数为n，线圈面积为S，线圈内阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO轴以角速度匀速转动，外电路电阻为R。在线圈由图示位置转过90的过程中，求：,17、边长为a的单匝正方形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，以OO为轴匀速转动，角速度为，转轴与磁场方向垂直，线圈电阻为R，求：,(1)线圈从图示位置转过T4的过程中产生的热量Q,解析：,(2)线圈从图示位置转过T4的过程中通过线圈某截面的电量q,解析：,18.某交流电压随时间的变化规律如图所示，则此交流电的频率是_Hz。若将该电压加在10uF的电容器上，则电容器的耐压值不应小于_V；若将该电压加在一阻值为1K的纯电阻用电器上，用电器恰能正常工作，为避免意外事故的发生，该电路中保险丝的额定电流不能低于_A。,200,200,2,0.25,200,u/v,t/s,
