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、瞬時值及有效值的意了解交變電流最大值、瞬時值及有效值的意義，能利用有效值的定義計算交變電流義，能利用有效值的定義計算交變電流的有效值的有效值(重點重點)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(重點重點)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： _時間時間秒秒(s)赫茲赫茲(Hz)2.最大值和有效值最大值和有效值(1)交變電流的電動勢、電壓和電流在某一時交變電流的電動勢、電壓和電流在某一時刻的數(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，通常用小寫字母小寫字母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周期內(nèi)所能達到的它在一個周期內(nèi)所能達到的_數(shù)值，分別數(shù)值，分別用用Em、Um、Im表示，也叫做峰值表示，也叫做峰值瞬時瞬時最大最大(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)_來規(guī)定的，物理學(xué)中規(guī)定，給阻值相等的兩來規(guī)定的，物理學(xué)中規(guī)定，給阻值相等的兩個電阻器分別通以恒定電流和交流電，如果個電阻器分別通以恒定電流和交流電，如果在在_的時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量的時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量_，我們就，我們就把這一恒定電流的數(shù)值叫做這個交流電的把這一恒定電流的數(shù)值叫做這個交流電的_(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)在沒有特別說明時，通常所說的交變電流的在沒有特別說明時，通常所說的交變電流的電壓、電動勢都是指電壓、電動勢都是指_，交流電表測量，交流電表測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間的變化情況可以從圖像正弦交變電流隨時間的變化情況可以從圖像上表示出來，圖像描述的是交變電流隨時間上表示出來，圖像描述的是交變電流隨時間變化的規(guī)律，變化的規(guī)律，它是一條正弦曲線，如圖所示從圖中我們它是一條正弦曲線，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勢正弦交變電流的電動勢e、電壓、電壓u、電流、電流i隨時隨時間變化的規(guī)律分別為間變化的規(guī)律分別為eEmsint，u _、i _ ，式中的，式中的稱為交稱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同一電阻，只要讓交變電流和恒定電流通過同一電阻，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？要點探究要點探究講練互動講練互動交變電流有效值的計算交變電流有效值的計算1.正確理解有效值正確理解有效值(1)定義有效值時要注意定義有效值時要注意“三同三同”，即電阻相，即電阻相同、時間相同、產(chǎn)生熱量相同同、時間相同、產(chǎn)生熱量相同(2)在計算交變電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量和電在計算交變電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量和電功率以及確定保險絲的熔斷電流時，只能用功率以及確定保險絲的熔斷電流時，只能用交變電流的有效值如電功率的計算式：交變電流的有效值如電功率的計算式：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有具體說明的情況下，所給出的交值在沒有具體說明的情況下，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行解答本題可按以下流程進行分析分析互動探究互動探究上例中若將時間軸下方去掉如圖所示，則其上例中若將時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值表達式跟哪些因素有正弦交變電流的瞬時值表達式跟哪些因素有關(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表示，在直角坐標(biāo)系中，橫軸表示線圈像來表示，在直角坐標(biāo)系中，橫軸表示線圈平面跟中性面的夾角平面跟中性面的夾角(或者表示線圈轉(zhuǎn)動經(jīng)過或者表示線圈轉(zhuǎn)動經(jīng)過的時間的時間t)，縱坐標(biāo)表示感應(yīng)電動勢，縱坐標(biāo)表示感應(yīng)電動勢e(感應(yīng)電感應(yīng)電流流i)(2)圖像的分析方法應(yīng)用的注意事項圖像的分析方法應(yīng)用的注意事項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”間的對應(yīng)間的對應(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)表達式表達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)表達式的函數(shù)表達式為為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，稱為角頻率，稱為角頻率，t為線圈平面為線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)在勻強磁場中，在勻強磁場中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，如圖轉(zhuǎn)動，如圖1所示，產(chǎn)生的交變電動勢的圖像所示，產(chǎn)生的交變電動勢的圖像如圖如圖2所示，則所示，則()例例2At0.005 s時線框的磁通量變化率為零時線框的磁通量變化率為零Bt0.01 s時線框平面與中性面重合時線框平面與中性面重合C線框產(chǎn)生的交變電動勢有效值為線框產(chǎn)生的交變電動勢有效值為311 VD線框產(chǎn)生的交變電動勢頻率為線框產(chǎn)生的交變電動勢頻率為100 Hz【答案答案】B【規(guī)律方法規(guī)律方法】線圈在勻強磁場中繞垂直于線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，就產(chǎn)生正弦式交流電，磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，就產(chǎn)生正弦式交流電，要將轉(zhuǎn)動的情景、圖像全面聯(lián)系起來，并能要將轉(zhuǎn)動的情景、圖像全面聯(lián)系起來，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探究互動探究 2.結(jié)合圖結(jié)合圖2寫出符合上例變化規(guī)律的瞬時值表寫出符合上例變化規(guī)律的瞬時值表達式達式解析：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，故瞬時值為故瞬時值為eEmsint311sin(100t) V.答案：答案：e311sin(100t) V熱點示例熱點示例創(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圈，邊長有一閉合的正方形線圈，邊長為為20 cm，線圈繞，線圈繞OO軸在軸在B1.0 T的勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，角速度為的勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，角速度為100 rad/s，若已知線圈電阻為，若已知線圈電阻為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算方法；最大值由理量的計算方法；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;熱熱量由有效值計算量由有效值計算【答案答案】(1)4 V(2)2.55 V(3)0.13 J(4)0.04 C