《高二下学期物理鲁科版选修3-2》3.1 交变电的特点 学案
第1节 交变电的特点 学案
学习目标:
1
.
交变电流,能区分直流和交变电流。
2
.
周期和频率的概念,频率单位,掌握周期和频率之间的关系。
3
.
最大值和有效值,理解有效值的物理意义,体会“等效思想”的运用。
4
.
正弦交变电流的峰值和有效值之间的关系。
基础知识:
一.
恒定电流和交变电流
(1)恒定电流大小和方向都不随时间变化的电流。
(2)交变电流大小和方向都随时间做周期性变化的电流。
(3)图象特点恒定电流的图象是一条水平直线,交变电流的图象有时在时间轴
的上方,有时会在时间轴的下方。
(4)正弦式交变电流电流的大小和方向随时间按正弦规律变化的电流。
二.
交变电流的周期和频率
(1)周期交变电流完成一次周期性变化所需的时间,用
T
表示,国际制中单位是
S。q
(2)频率交变电流1 s内完成周期性变化的次数,用
f
表示,国际制中单位是
Hz。
(3)周期和频率的关系
T=
。q
3
.
交变电流的最大值和有效值
(1)最大值交变电流的峰值
U
m、
I
m,是指交变电流能达到的最大值。
(2)有效值根据交变电流的热效应规定的。即让恒定电流和交变电流通过相
同阻值的电阻,使它们在相同时间内产生的热量相等,就把该恒定电流的数值规定
为这个交变电流的有效值。
(3)正弦式交变电流的有效值和最大值的关系最大值是有效值的 倍。q
重难点理解:
表征交变电流的物理量
(1)最大值:交流电的最大值反映的是交流电大小的变化范围,当线圈平面与
磁力线平行时,交流电动势最大, Em=NBSω,瞬时值与最大值的关系是:-
Em≤e≤Em。
(2)有效值:交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的。即在同一时间内
跟某一交流电能使同一电阻产生相等热量的直流电的数值,叫做该交流电的有效
值,正弦交流电的有效值与最大值之间的关系是:
1
E=Em/ U=Um/ I=Im/
各种交流电电气设备上所标的、交流电表上所测得的以及在叙述中没有特别
加以说明的交流电的最大值,都是指有效值。
(3)表征交变电流变化快慢的物理量
①周期T:电流完成一次周期性变化所用的时间。单位:s .
②频率f:一秒内完成周期性变化的次数。单位:HZ.
③角频率ω:就是线圈在匀强磁场中转动的角速度。单位:rad/s.
④角速度、频率、周期的关系 ω=2πf=2π/T
典例1、图表示一交变电流随时间变化的图象。此交变电流的有效值是:( )
A.5 安 B.5安 C.3.5 安 D. 3.5安
解析: 设该交变电流的有效值为I,通过电阻R,在一个周期时间内产生
的热量为Q,则Q=I2RT。题中的交流电通过相同电阻R在一个周期内产生的热量为
Q′,则Q=I12RT/2 +I22RT/2
因Q=Q′,有I2RT= I12RT/2 +I22RT/2 ∴I=5(安)故选项B正确。
典例2、将电阻为r的直导线abcd沿矩形框架边缘加以弯曲,折成“п”形,其中
a
b=cd=L1,bc=L2。在线端a、d间接电阻R和电流表A,且以
a
、d端连线为轴,以角
速度在磁感应强度为B的匀强磁场中匀速转动,如图所示,求:(1)交流电流表
A的示数;
(2)从图示位置转过90° 角的过程中,电阻R上产生的热量;
(3)写出弯曲导线转动过程中,从图示位置开始计时的电动势的表达式。
2
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