高考物理一輪復(fù)習(xí) 第9講 怎樣描述交變電流課件 滬科版選修32

1.了解交變電流的周期、頻率的含義，掌握它們了解交變電流的周期、頻率的含義，掌握它們之間的關(guān)系之間的關(guān)系2了解交變電流最大值、瞬時(shí)值及有效值的意了解交變電流最大值、瞬時(shí)值及有效值的意義，能利用有效值的定義計(jì)算交變電流義，能利用有效值的定義計(jì)算交變電流的有效值的有效值(重點(diǎn)重點(diǎn))3知道用圖像和函數(shù)式描述交變電流的方法知道用圖像和函數(shù)式描述交變電流的方法(重點(diǎn)重點(diǎn))新知初探新知初探自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)一、用哪些物理量描述交變電流一、用哪些物理量描述交變電流1.周期和頻率周期和頻率(1)周期周期T：交變電流完成一次周期性變化所需：交變電流完成一次周期性變化所需的的_用用T表示，單位：表示，單位： _(2)頻率：交變電流在頻率：交變電流在1 s內(nèi)完成周期性變化的內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)用次數(shù)用f表示，單位：表示，單位： _時(shí)間時(shí)間秒秒(s)赫茲赫茲(Hz)2.最大值和有效值最大值和有效值(1)交變電流的電動(dòng)勢(shì)、電壓和電流在某一時(shí)交變電流的電動(dòng)勢(shì)、電壓和電流在某一時(shí)刻的數(shù)值，叫做交變電流的刻的數(shù)值，叫做交變電流的_值，通常用值，通常用小寫(xiě)字母小寫(xiě)字母e、u、i表示交變電流的最大值是表示交變電流的最大值是它在一個(gè)周期內(nèi)所能達(dá)到的它在一個(gè)周期內(nèi)所能達(dá)到的_數(shù)值，分別數(shù)值，分別用用Em、Um、Im表示，也叫做峰值表示，也叫做峰值瞬時(shí)瞬時(shí)最大最大(2)交變電流的有效值是根據(jù)交變電流的有效值是根據(jù)_來(lái)規(guī)定的，物理學(xué)中規(guī)定，給阻值相等的兩來(lái)規(guī)定的，物理學(xué)中規(guī)定，給阻值相等的兩個(gè)電阻器分別通以恒定電流和交流電，如果個(gè)電阻器分別通以恒定電流和交流電，如果在在_的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量_，我們就，我們就把這一恒定電流的數(shù)值叫做這個(gè)交流電的把這一恒定電流的數(shù)值叫做這個(gè)交流電的_(3)正弦式交變電流的有效值等于其最大值的正弦式交變電流的有效值等于其最大值的_電流的熱效應(yīng)電流的熱效應(yīng)相同相同相等相等有效值有效值(4)在沒(méi)有特別說(shuō)明時(shí)，通常所說(shuō)的交變電流的在沒(méi)有特別說(shuō)明時(shí)，通常所說(shuō)的交變電流的電壓、電動(dòng)勢(shì)都是指電壓、電動(dòng)勢(shì)都是指_，交流電表測(cè)量，交流電表測(cè)量的值也是的值也是_，交流用電設(shè)備銘牌標(biāo)出的，交流用電設(shè)備銘牌標(biāo)出的電壓、電流值也是指電壓、電流值也是指_有效值有效值有效值有效值有效值有效值二、怎樣用數(shù)學(xué)方法描述交變電流二、怎樣用數(shù)學(xué)方法描述交變電流用圖像描述用圖像描述正弦交變電流隨時(shí)間的變化情況可以從圖像正弦交變電流隨時(shí)間的變化情況可以從圖像上表示出來(lái)，圖像描述的是交變電流隨時(shí)間上表示出來(lái)，圖像描述的是交變電流隨時(shí)間變化的規(guī)律，變化的規(guī)律，它是一條正弦曲線(xiàn)，如圖所示從圖中我們它是一條正弦曲線(xiàn)，如圖所示從圖中我們可以找出正弦交變電流的可以找出正弦交變電流的_和和_.最大值最大值周期周期2.用函數(shù)式描述用函數(shù)式描述正弦交變電流的電動(dòng)勢(shì)正弦交變電流的電動(dòng)勢(shì)e、電壓、電壓u、電流、電流i隨時(shí)隨時(shí)間變化的規(guī)律分別為間變化的規(guī)律分別為eEmsint，u _、i _ ，式中的，式中的稱(chēng)為交稱(chēng)為交變電流的變電流的_Umsint Imsint角頻率角頻率學(xué)案導(dǎo)引學(xué)案導(dǎo)引1.讓交變電流和恒定電流通過(guò)同一電阻，只要讓交變電流和恒定電流通過(guò)同一電阻，只要產(chǎn)熱相同，恒定電流的權(quán)值等于交變電流的產(chǎn)熱相同，恒定電流的權(quán)值等于交變電流的有效值嗎？有效值嗎？2.有效值是平均值嗎？任何形式的交變電流有有效值是平均值嗎？任何形式的交變電流有效值都是最大值的效值都是最大值的 倍嗎？倍嗎？要點(diǎn)探究要點(diǎn)探究講練互動(dòng)講練互動(dòng)交變電流有效值的計(jì)算交變電流有效值的計(jì)算1.正確理解有效值正確理解有效值(1)定義有效值時(shí)要注意定義有效值時(shí)要注意“三同三同”，即電阻相，即電阻相同、時(shí)間相同、產(chǎn)生熱量相同同、時(shí)間相同、產(chǎn)生熱量相同(2)在計(jì)算交變電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量和電在計(jì)算交變電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量和電功率以及確定保險(xiǎn)絲的熔斷電流時(shí)，只能用功率以及確定保險(xiǎn)絲的熔斷電流時(shí)，只能用交變電流的有效值如電功率的計(jì)算式：交變電流的有效值如電功率的計(jì)算式：PUI中，中，U、I均為有效值均為有效值(3)在交流電路中，電壓表、電流表、功率表在交流電路中，電壓表、電流表、功率表等電子儀表的示數(shù)均為交變電流的有效等電子儀表的示數(shù)均為交變電流的有效值在沒(méi)有具體說(shuō)明的情況下，所給出的交值在沒(méi)有具體說(shuō)明的情況下，所給出的交變電流的電壓、電流及電功率指的都是有效變電流的電壓、電流及電功率指的都是有效值值 如圖所示為一交變電流的圖像，則如圖所示為一交變電流的圖像，則該交變電流的有效值為多大？該交變電流的有效值為多大？例例1【思維流程思維流程】解答本題可按以下流程進(jìn)行解答本題可按以下流程進(jìn)行分析分析互動(dòng)探究互動(dòng)探究上例中若將時(shí)間軸下方去掉如圖所示，則其上例中若將時(shí)間軸下方去掉如圖所示，則其有效值為多大？有效值為多大？學(xué)案導(dǎo)引學(xué)案導(dǎo)引1.正弦交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式跟哪些因素有正弦交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式跟哪些因素有關(guān)？關(guān)？2.利用正弦交變電流的圖像能直接得到哪些信利用正弦交變電流的圖像能直接得到哪些信息？息？交變電流的數(shù)學(xué)表示交變電流的數(shù)學(xué)表示(1)圖像圖像如圖所示，交流電的變化規(guī)律可以用正弦圖如圖所示，交流電的變化規(guī)律可以用正弦圖像來(lái)表示，在直角坐標(biāo)系中，橫軸表示線(xiàn)圈像來(lái)表示，在直角坐標(biāo)系中，橫軸表示線(xiàn)圈平面跟中性面的夾角平面跟中性面的夾角(或者表示線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過(guò)或者表示線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過(guò)的時(shí)間的時(shí)間t)，縱坐標(biāo)表示感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，縱坐標(biāo)表示感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e(感應(yīng)電感應(yīng)電流流i)(2)圖像的分析方法應(yīng)用的注意事項(xiàng)圖像的分析方法應(yīng)用的注意事項(xiàng)看清兩軸物理量的物理意義，分清是何種看清兩軸物理量的物理意義，分清是何種圖像圖像能從圖上直接獲得最大值、周期等物理量能從圖上直接獲得最大值、周期等物理量.了解了解“圖與圖圖與圖”“圖與式圖與式”和和“圖與物圖與物”間的對(duì)應(yīng)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系關(guān)系2.用函數(shù)式描述交變電流用函數(shù)式描述交變電流(1)表達(dá)式表達(dá)式正弦式交變電流的電壓正弦式交變電流的電壓u、電流、電流i的函數(shù)表達(dá)式的函數(shù)表達(dá)式為為uUmaxsint，iImaxsint其中其中Umax為交流電壓的最大值，為交流電壓的最大值，Imax為交變電為交變電流的最大值，流的最大值，稱(chēng)為角頻率，稱(chēng)為角頻率，t為線(xiàn)圈平面為線(xiàn)圈平面和中性面的夾角和中性面的夾角 (2011高考天津卷高考天津卷)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線(xiàn)框繞與磁感線(xiàn)垂直的轉(zhuǎn)軸勻速一矩形金屬線(xiàn)框繞與磁感線(xiàn)垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖1所示，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的圖像所示，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的圖像如圖如圖2所示，則所示，則()例例2At0.005 s時(shí)線(xiàn)框的磁通量變化率為零時(shí)線(xiàn)框的磁通量變化率為零Bt0.01 s時(shí)線(xiàn)框平面與中性面重合時(shí)線(xiàn)框平面與中性面重合C線(xiàn)框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)有效值為線(xiàn)框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)有效值為311 VD線(xiàn)框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)頻率為線(xiàn)框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)頻率為100 Hz【答案答案】B【規(guī)律方法規(guī)律方法】線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，就產(chǎn)生正弦式交流電，磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，就產(chǎn)生正弦式交流電，要將轉(zhuǎn)動(dòng)的情景、圖像全面聯(lián)系起來(lái)，并能要將轉(zhuǎn)動(dòng)的情景、圖像全面聯(lián)系起來(lái)，并能正確地理解描述正弦式交流電的一些物理量正確地理解描述正弦式交流電的一些物理量的含義的含義互動(dòng)探究互動(dòng)探究 2.結(jié)合圖結(jié)合圖2寫(xiě)出符合上例變化規(guī)律的瞬時(shí)值表寫(xiě)出符合上例變化規(guī)律的瞬時(shí)值表達(dá)式達(dá)式解析：由圖解析：由圖2知：最大值為知：最大值為Em311 V，周期，周期T0.02 s，故，故100 rad/s，故瞬時(shí)值為故瞬時(shí)值為eEmsint311sin(100t) V.答案：答案：e311sin(100t) V熱點(diǎn)示例熱點(diǎn)示例創(chuàng)新拓展創(chuàng)新拓展正弦交變電流規(guī)律的綜合應(yīng)用正弦交變電流規(guī)律的綜合應(yīng)用經(jīng)典案例經(jīng)典案例(14分分)如圖所示，如圖所示，有一閉合的正方形線(xiàn)圈，邊長(zhǎng)有一閉合的正方形線(xiàn)圈，邊長(zhǎng)為為20 cm，線(xiàn)圈繞，線(xiàn)圈繞OO軸在軸在B1.0 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為100 rad/s，若已知線(xiàn)圈電阻為，若已知線(xiàn)圈電阻為1 ，求：，求：【審題指導(dǎo)審題指導(dǎo)】解此題的關(guān)鍵是把握不同物解此題的關(guān)鍵是把握不同物理量的計(jì)算方法；最大值由理量的計(jì)算方法；最大值由EmnBS求得求得;電電荷量、平均值由法拉第電磁感應(yīng)定律求得荷量、平均值由法拉第電磁感應(yīng)定律求得;熱熱量由有效值計(jì)算量由有效值計(jì)算【答案答案】(1)4 V(2)2.55 V(3)0.13 J(4)0.04 C