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高中物理 第2章 交变电流与发电机 学案2 怎样描述交变电流同步备课学案 沪科版选修3-2-沪科版高二选修3-2物理学案VIP免费

高中物理 第2章 交变电流与发电机 学案2 怎样描述交变电流同步备课学案 沪科版选修3-2-沪科版高二选修3-2物理学案_第1页
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学案2怎样描述交变电流[目标定位]1.掌握交变电流的周期、频率、线圈转动角速度三者之间的关系.2.能理解电流的有效值是与热效应有关的量,而平均值只是简单意义的平均.3.掌握交变电流有效值与最大值的关系,会进行有效值的计算.4.掌握交变电流的变化规律及两种表示方法.一、周期和频率如图1所示,这个交变电流的周期是多少?频率是多少?图1答案周期T=0.02s;频率f=50Hz.[要点总结]1.周期(T):交变电流完成一次周期性变化所需的时间,用T表示,单位是秒.2.频率(f):交变电流在1_s内完成周期性变化的次数,用f表示,单位是赫兹,符号是Hz.3.转速(n):线圈单位时间(1s或1min)转过的圈数,单位是r/s或r/min.4.各物理量之间的关系:f=,ω==2πf,ω=2πn(n的单位为r/s).5.我国电网中交变电流的周期是0.02s,频率是50Hz.例1(多选)矩形金属线圈共10匝,绕垂直于磁场方向的转动轴在匀强磁场中匀速转动,线圈中产生的交流电动势e随时间t变化的情况如图2所示.下列说法中正确的是()图2A.此交变电流的频率为0.2HzB.1s内电流方向变化10次C.t=0.1s时,线圈平面与磁场方向平行D.1s内线圈转5圈答案BD解析由图像知T=0.2s,故f==Hz=5Hz,即1s内完成5个周期,线圈转5圈,每转1圈电流方向改变2次,故A错,B、D对;在t=0.1s时,e=0,所以线圈平面与磁场方向垂直,故C错.二、最大值和有效值1.图3是通过一个R=1Ω的电阻的电流i随时间t变化的曲线.这个电流不是恒定电流.(1)怎样计算1s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1s内产生同样的热量,这个电流是多大?图3答案(1)Q=IRt1+IRt2=42×1×0.5J+22×1×0.5J=10J(2)由Q=I2Rt得I==A=A2.某交流电压瞬时值表达式u=6sin(100πt)V,把标有“6V,2W”的小灯泡接在此电源上会不会被烧坏?把标有6V的电容器接在此电源上会不会被击穿?答案小灯泡不会被烧坏,交流电压瞬时值表达式u=6sin(100πt)V中6V是最大值,其有效值为6V,而标有“6V,2W”的小灯泡中的6V是有效值.电容器会被击穿.[要点总结]1.最大值:它是所有瞬时值中的最大值.(1)当线圈平面跟磁感线平行时,感应电动势最大,Em=nBSω(转轴垂直于磁感线).(2)电容器接在交流电路中,交流电压的最大值不能超过电容器的耐压值.2.有效值:让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的电阻,如果在交变电流的一个周期内它们产生的热量相等,我们就把这个恒定电流的电流值I、电压值U,叫做这个交变电流的有效值.计算时要注意三同:“相同电阻”上、“一个周期”内、产生“相同热量”.3.正弦式交变电流的有效值I、U与最大值Im、Um的关系:I=、U=.注意:非正弦式交变电流的有效值只能根据电流的热效应计算.4.有效值的应用(1)计算与电流热效应有关的量(如功率、热量)要用有效值.(2)交流电表的测量值,电气设备标注的额定电压、额定电流,通常提到的交流电的数值均指有效值.5.平均值的应用计算通过导体某一截面的电荷量时,只能用交变电流的平均值,即q=·Δt=Δt=.例2一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图4甲所示.已知发电机线圈内阻为5.0Ω,外接一只电阻为95.0Ω的灯泡,如图乙所示,则()图4A.电压表的示数为220VB.电路中的电流方向每秒钟改变50次C.灯泡实际消耗的功率为484WD.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2J答案D解析电压表示数为灯泡两端电压的有效值,由题图知电动势的最大值Em=220V,有效值E=220V,灯泡两端电压U==209V,A错;由题图甲知T=0.02s,一个周期内电流方向变化两次,可知1s内电流方向变化100次,B错;灯泡的实际功率P==W=459.8W,C错;电流的有效值I==2.2A,发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Qr=I2rt=2.22×5×1J=24.2J,D对.例3如图5所示的交变电流由正弦式交变电流的一半和反向脉冲电流组合而成,则这种交变电流的有效值为()图5A.I0B.I0C.I0D.I0答案C解析由i-t图像知交变电流的周期T=2s.一个周期内:前半个周期电流的有效值:I1=,后半个周期电流的有效值:I2=I0.设交变电流的有效值为I,根据交变电流有效值的定义有I2RT=IR+I...

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