《选修3-2描述交流电的物理量教案》-(课件).ppt

* 一、知识回顾 (一)、交变电流： 大小和方向都随时间作周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流。 其中按正弦规律变化的交流叫正弦交流。 （二）、正弦交流的产生及变化规律 1、产生：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。 2、中性面：匀速旋转的线圈，位于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，但切割边都未切割磁感线，或者说这时线圈的磁通量变化率为零，线圈中无感应电动势。 3、规律： 从中性面开始计时，则e=NBSωsinωt 。 用Em表示峰值NBSω则e=Em sinωt 电流I= sinωt=Im sinωt 电压u=Um sinωt (1)函数表达式： (2)在纯电阻电路中 更多资源 1、表征交流电变化快慢的物理量 0 t/s U/V T 周期T：交变电流完成一次周期变化所用的时间 频率f：1秒内完成周期性变化的次数 T = 1/f ω = 2π/T = 2πf 二、新课教学： 周期和频率 交流电也用周期和频率来表示变化的快慢 T和f的物理意义：表征交流电变化的快慢，T越小，f越大，交流电变化越快。 我国生产和生活用交流电的周期T＝_______s，频率f＝________Hz，角速度ω＝_______rad/s，在1内电流的方向变化__________次。 0.02 50 314 100 2、表征交变电流大小物理量 ①瞬时值： 对应某一时刻的交流的值 ，用小写字母表示，e , i , u ②峰值： 即最大的瞬时值 ，用大写字母表示，Um　Ｉm　Em Em= NsBω Ｉm=Em/ R 注意：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动时，所产生感应电动势的峰值为 Em=NBSω，即仅由匝数N，线圈面积S，磁感强度B和角速度ω四个量决定。与轴的具体位置，线圈的形状及线圈是否闭合都是无关的。 表征交流电大小的物理量 0 t/s 瞬时值：交变电流某一时刻的值 最大值：交变电流的最大瞬时值 U/V Um 电压最大值 电压瞬时值 i/A Im 电流最大值 电流瞬时值 ③有效值： ⅰ、意义：描述交流电做功或热效应的物理量 ⅱ、定义：跟交流热效应相等的恒定电流的值叫做交流的有效值。 ⅲ、正弦交流的有效值与峰值之间的关系是 注意：非正弦（或余弦）交流的有效值和峰值之间无此关系， 但可按有效值的定义进行推导 。 说明1、 交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值；交流电流表和交流电压表的读数是有效值。保险丝的熔断值为有效值，电容器的击穿电压为峰值。对于交流电若没有特殊说明的均指有效值。 说明2、 在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。 求电量用平均值。 说明3、 交流电压表和电流表通过交流电时，实际上已经由电表内部元件把交流电变成了等效的直流，所以读出的就是交流的有效值，并且电表的指针不会忽左忽右地摆动。 ④平均值： 求通过某导体截面的电量一定要用平均值。 例1、某交流电压随时间的变化规律如图1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。 【例1】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------------------（ ） A．400V，0.02s B．200V, 0.02s C．400V, 0.08s D．200V, 0.08s 解析：从图中看出，该交流电的最大值和周期分别是：Em＝100V，T＝0.04s，而最大值Em＝NBSω，周期T＝2π／ω；当线圈转速加倍时，ω’＝2ω，故Em’＝2Em＝200V，T’＝T／2＝0.02s.故选B。 【练习1】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。 解析：从图中可看出交变电流的周期T＝0.02s，在t＝0.0025s＝T／8时，电流为14.14A，而t＝T／8时线圈从中性面转过的角度为45°。 由电流表达式i＝Imsinωt得：14.14＝Imsin45° Im＝14.14／sin45°＝20A 而ω＝2π／T＝314rad/s. 故此电流的瞬时表达式为i＝20sin314t(A) 【例2】如图表示一交流的电流随时间