高二物理 交變電流1導(dǎo)學(xué)案

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111 課題 交變電流 課型 學(xué)習(xí)目標(biāo)】 【學(xué)習(xí)重難點(diǎn)】 1、重點(diǎn)：有效值和最大值 2、難點(diǎn)：有關(guān)計(jì)算有效值的問題 【自主學(xué)習(xí)】 復(fù)習(xí) 1．正弦式電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為________，峰值Em＝________． 2．焦耳定律的表達(dá)式為________． 一、最大值 1．定義：交變電流在一個周期內(nèi)所能達(dá)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(dāng)線圈平面與磁感線 時(shí)，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(biāo)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(shí)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(guān)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(jì)算：P＝UI中的I、U為 值． （3）用電器銘牌上標(biāo)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(guān)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(yīng)按定義計(jì)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(shí)間的比值，其數(shù)值可以用 計(jì)算．對正弦交變電流在一個周期內(nèi)的平均值為 ． 說明：在計(jì)算交流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量和電動率以及確定保險(xiǎn)絲的熔斷電流時(shí)，只能用交流的 值．計(jì)算通過導(dǎo)體的 時(shí)，只能用交流的 值，在考慮電容器的耐壓值時(shí)，則應(yīng)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(shí)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(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)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(dá)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(qiáng)弱. （2）它反映了瞬時(shí)值大小的變化范圍.交變電流在某一時(shí)刻的值稱瞬時(shí)值，如e、u、i等，反映了交變電流在不同時(shí)刻的大小和方向.在不同時(shí)刻，瞬時(shí)值的大小和方向一般不同，計(jì)算交流電路中與交變電流在某一時(shí)刻有關(guān)的問題用瞬時(shí)值.對正弦式電流，當(dāng)線圈平面與磁感線平行時(shí)，電動勢有最大值Em=NBSω，瞬時(shí)值與最大值的關(guān)系為：－Em≤e≤Em. （3）最大值在實(shí)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?yàn)樗秒娙萜鳎ɑ蚓w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?dǎo)體）. 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(shí)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(guān)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(guān)系. ②各種使用交變電流的電器設(shè)備上所標(biāo)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(yīng)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(shí)間的比值，有時(shí)也可用=nΔΦ/Δt求解. ②在計(jì)算交流電通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量、熱功率時(shí)，只能用交流的有效值，而不能用平均值；在計(jì)算通過導(dǎo)體的電荷量時(shí)，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(shí)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(jì)算 交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來計(jì)算的，其常用計(jì)算式為Q交＝Q直．高中階段要求會計(jì)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(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞OO′軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，外電路電阻為R．當(dāng)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)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