高二物理 交變電流1導學案

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111 課題 交變電流 課型 學習目標】 【學習重難點】 1、重點：有效值和最大值 2、難點：有關計算有效值的問題 【自主學習】 復習 1．正弦式電流的瞬時值表達式為________，峰值Em＝________． 2．焦耳定律的表達式為________． 一、最大值 1．定義：交變電流在一個周期內(nèi)所能達到的 稱為最大值或峰值，用符號Um、Im表示． 2．最大值所處位置：當線圈平面與磁感線 時，交流電動勢或電流處于最大值． 3．大?。篍m＝ ，Im＝，Um＝ ． 說明：電容器上所標明的電壓為電壓的 值，超過該值，電容器可能被擊穿． 二、有效值 1．定義：交流的有效值是根據(jù)電流的 來規(guī)定的，讓交流和直流通過相同阻值的電阻，如果它們在相同時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，就把這一直流的數(shù)值叫做這一交流的有效值．電壓有效值的符號用U表示，電流有效值符號用I表示，電動勢有效值符號用E表示． 2．正弦交變電流有效值和最大值之間關系是： E＝　U＝　I＝ 說明：（1）在交變電路中交流電流表、交流電壓表的示數(shù)為交流的 值． （2）用電器的額定電壓、額定電流均指交流的有效值，即交流功率計算：P＝UI中的I、U為 值． （3）用電器銘牌上標的值為 值． （4）敘述中沒有特別加以說明的交流的值為 值． 注意：正弦交變電流的有效值和最大值之間的關系僅適用于正弦交變電流或余弦式電流．對非正余弦交變電流的有效值應按定義計算． 三、平均值 定義：交流的平均值是交流圖象中波形與橫軸（t軸）所圍成面積跟時間的比值，其數(shù)值可以用 計算．對正弦交變電流在一個周期內(nèi)的平均值為 ． 說明：在計算交流通過導體產(chǎn)生的熱量和電動率以及確定保險絲的熔斷電流時，只能用交流的 值．計算通過導體的 時，只能用交流的 值，在考慮電容器的耐壓值時，則應根據(jù)交流的 值． 四、周期和頻率 定義：周期（T）是指交變電流完成一次 變化所需的時間，單位是秒． 周期越大，交變電流變化越 ，在一個周期內(nèi)交變電流的方向變化 次． 頻率（f）是交變電流在1 s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)，單位是赫茲，符號是Hz．頻率越大交變電流變化越 f＝ 說明：（1）我國用正弦交變電流的周期是 s，頻率是 Hz，在每秒鐘內(nèi)電流方向變化 次． （2）正弦式電流的周期和頻率的決定因素是發(fā)電機轉子轉動的角速度ω． T＝，f＝＝ 【疑難辨析】 1.最大值 （1）交流電在一個周期內(nèi)所能達到的最大數(shù)值稱為最大值.如Em、Um、Im分別表示交流的電動勢及電壓的高低和電流的強弱. （2）它反映了瞬時值大小的變化范圍.交變電流在某一時刻的值稱瞬時值，如e、u、i等，反映了交變電流在不同時刻的大小和方向.在不同時刻，瞬時值的大小和方向一般不同，計算交流電路中與交變電流在某一時刻有關的問題用瞬時值.對正弦式電流，當線圈平面與磁感線平行時，電動勢有最大值Em=NBSω，瞬時值與最大值的關系為：－Em≤e≤Em. （3）最大值在實際中有重要意義.如把電容器（還有晶體二極管）接入交流電路中，就需要知道交流電壓的最大值.因為所用電容器（或晶體二極管等）所能承受的電壓（稱耐壓值）必須要高于交流電壓的最大值，否則電容器（或晶體二極管等）就可能被擊穿（變?yōu)橐欢螌w）. 2.有效值 （1）定義：讓交變電流和直流電流通過同樣阻值的電阻，如果在相同時間里，它們產(chǎn)生的熱量相等，這一交變電流的電流（或電壓）的有效值就跟這個直流電的電流（或電壓）相等. （2）正弦式電流的有效值和最大值的關系 I==0.707Im u==0.707Um. 提醒：①不是正弦或余弦規(guī)律變化的無此關系. ②各種使用交變電流的電器設備上所標的額定電壓和額定電流的數(shù)值，一般交流電流表和交流電壓表測量的數(shù)值，均指有效值. ③對于交變電流的數(shù)值，凡無特別說明的，均指有效值. （3）有效值和平均值的區(qū)別 ①交流的有效值是根據(jù)熱效應規(guī)定的；交流的平均值是交流圖象中波形對橫軸（t軸）所圍的面積跟時間的比值，有時也可用=nΔΦ/Δt求解. ②在計算交流電通過導體產(chǎn)生的熱量、熱功率時，只能用交流的有效值，而不能用平均值；在計算通過導體的電荷量時，只能用交流的平均值，而不能用有效值. 【例題解析】 ［例1］如圖所示為一交變電流的電流隨時間變化的圖象，此交變電流的有效值為 A．5 A B．5 A C．3.5 A D．3.5 A 解題方法：有效值計算 交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應來計算的，其常用計算式為Q交＝Q直．高中階段要求會計算有效值的交變電流圖象有兩種． 其一：正弦式電流， 其二：方波形（或脈沖）交變電流 ［例2］如圖17－2－4所示，矩形線圈面積為S，匝數(shù)為N，線圈電阻為r，在磁感應強度為B的勻強磁場中繞OO′軸以角速度ω勻速轉動，外電路電阻為R．當線圈由圖示位置轉過90的過程中，求 （1）通過電阻R的電量q； （2）電阻R上所產(chǎn)生的焦耳熱Q． ［例1］B［例2］q＝Δt＝ 111