高中物理 第二章 交变电流 第二节 交变电流的描述预习导学案 粤教版选修3-2-粤教版高二选修3-2物理学案VIP免费

第二节交变电流的描述【思维激活】1.有的同学说，交变电流其实它的电压是不改变的，而电流强度的大小和方向是随时间值周期性变化的。例如家庭用电是220V交变电流，你同意这种说法吗？交变电流的波形图提示：不同意，交变电流是电压、电流都随时间做周期性变化，只有频率是不改变的。2.你是通过什么方式知道我国生产和生活用电的周期或频率的？是在高一用打点计时器做实验时知道的吗？【自主整理】1.周期：交变电流完成一次周期性什么变化所需时间叫做它的周期.2.频率：交变电流在1s时间内完成周期性变化的次数叫做它的频率.3.峰值：交变电流的峰值是拍它的电动势，电压或电流的最大值，在一个周期内交变电流的峰值会出现两次.4.有效值：交变电流与恒定电流的电流是I，电压是U我们就把I，U叫做这个交变电流的有效值，有效值是根据电流的热效应来定义的，一定要从产生相同的热效果来理解.【高手笔记】1.瞬时值交流电的瞬时值反映的是不同时刻，瞬时值不同，正弦式交流电瞬时值的表达方式为.sin,sin,sinwtIiwtUuwtEemmm2.峰值交流电的峰值说明交流电在变化的过程中所能达到的最大数值，反映了交流大小的变化范围，当线圈平面与磁感线平行时，交流电动势最大，,NBSwEm瞬时值与峰值的关系是：.mEeE3.有效值交流电的有效值是根据电流的热效应规定的，即在相同的时间内，跟一交流电的有效值能使同一电阻产生相等的热量的直流电的数值，叫做这一交流电的有效值，正弦式交流电的有效值与峰值之间的关系是：.2,2,2mmmIIUUEE各种使用交流电的电器设备中所标的，交流电表所测得的以及我们在叙述中没有特别加以说明的交流电的值，都是指有效值.4.平均值用公式tNE计算出的电动势的平均值.某段时间内的交流电的平均值一般不等1于这段时间始，末时刻瞬时值的算数平均值.【名师解惑】怎样理解交变电流中的有效值？剖析：（1）有效值是根据电流的热效应来定义的，交流的有效值具有等效的意义，所以在理解此概念时，要强调“同样电阻”“同一时间”和“热量相等”.对于峰值和有效值之间的关系：.2,2,2mmmIIUUEE只适用于正弦式电流，其他有效值间关系并不具有这种特征.（2）有效值和平均值的区别：交流电的有效值是按热效应定义的，所以对一外确定的交流电来说，有效值是恒定的，而平均值是由公式tNE来求的，其值的大小与所取时间间隔有关.如正弦式电流，从中性面开始，经2T，平均电动势大小为SNBwTNBS222，而一周期内的平均电动势却为零.在计算交流电通过导体产生的热量，热功率以及确定保险丝的熔断电流时，只能用有效值，而不能用平均值，在计算通过导体的电荷量时，只能用平均值，而不能用有效值，要考虑电容器的耐压值时，则应根据交流电的峰值.【讲练互动】例1.曾经流行过一种向自行车车头灯供电的小型交流发电机，图2-2-1甲为其结构示意图，图中N、S是一个固定的磁极，abcd为固定在转轴上的矩形线框，转轴过bc边中点、与ab边平行，它的一端有一半径r0=1.0cm的摩擦小轮，小轮与自行车车轮的边缘相接触，如图2-2-1乙所示，当车轮转动时，因摩擦而带动小轮转动，从而使线框在磁极间转动，设线框由N=800匝线圈组成，每匝线圈的面积S=20cm2磁极间的磁场可视作匀强磁场，磁感强度B=0.01T，自行车车轮的半径R1=35cm，小齿轮的半径R2=4.0cm，大齿轮的半径R3=10.0cm（见图2-2-1乙），现从静止开始使大齿轮加速转动，问大齿轮的角速度为多大才能使发电机输出电压的有效值U=3.2V？（假定摩擦小轮与自行车之间无相对滑动）甲乙图2-2-1图2-2-2解析：设摩擦小轮、车轮、小齿轮、大齿轮的角速度分别为：ω1、ω2、ω3、ω4，其中ω2=ω3。当车轮转动时线框中产生正弦交流电，其电动势最大值为Em=NBSω，又Em=U2，所以UNBSw21（1）由于摩擦小轮和车轮边缘线速度相同，大齿轮和小齿轮边缘线速度相同，所以r0ω1=ω2R1，R3ω4=R2ω3，ω2=ω3，解得ω1=R1R3ω4/（R2r0）（2）由（1）（2）联立得2sradBSNRRUrRw/2.3221024。答案：3.2rad/s【变式训练一】1.如图2-2-3甲所示是某型号的电热毯的电路图，电热毯按在交变电源上，通过装置P使加在电热丝上的电压的波...