1.2017 年世界各国纷纷着手逐步淘汰白炽灯的使用,一个照明电灯 两端允许加的最大交流电压为 311 V,当它接入 220 V 照明电路上, 这个灯将( )。 A.灯不亮 B.灯丝将烧断 C.只能暗淡发光 D.能正常发光
【答案】D
2.(多选)某正弦式交变电流的 i-t 图象如图所示,则该电流的 ( )。
解答:(1)交变电流的周期与线圈转动的周期相等。 (2)因为打点计时器使用的电源是周期为 0.02 s 的交流电源。 (3)交变电流的周期和频率都是描述交变电流变化快慢的物理 量。 (4)它们之间的关系:ω=2πf=
2π 。 T
知识链接:我国使用的交变电流的周期是 0.02 s,频率是 50 Hz, 角速度是 100π rad/s,电流方向每秒改变 100 次。
课时 5.2 描述交变电流的物理量
1.了解周期和频率的概念,知道频率的单位,掌握周期和频率之 间的关系。 2.理解有效值的物理意义,体会“等效思想”的运用。 3.知道正弦交变电流的峰值和有效值之间的关系,知道电器上 标注的、电表测量的和通常所说的电压、电流为有效值。 4.具有运用类比、迁移的科学方法分析新问题的意识和能力。
3.相位 两支交流的瞬时电压与时间的关系分别为 u1=Emsin (ωt+φ1)、 u2=Emsin (ωt+φ2),则第一支交流的相位为 ωt+φ1 ,这两支 交流的相位差为 φ2-φ1 。
1 ④T ⑤2πf Im ωt+φ1 2
①周期性变化 ②秒 ③周期性变化的次数 ⑥最大值 ⑦热效应 ⑧热量 ⑨ φ2-φ1
Em 2
⑩
Um 2
1.交变电流的有效值是怎样定义的?
解答:是根据电流的热效应定义的。
2.任何交变电流的峰值与有效值都是 2倍的关系吗?
解答:不是,正弦式交变电流才存在这个关系。
3.我国民用照明电压和动力电压分别为 220 V 和 380 V,它们是 什么值?
解答:我国民用照明电压 220 V 和动力电压 380 V 都是指有效值。
1.周期和频率 (1)周期 T:交变电流完成一次① 周期性变化 所需的时间。 通常用 T 表示,单位是② 秒 。 (2)频率 f:交变电流在 1 s 内完成③ f=④ 。
2π =⑤ T
周期性变化的次数 ,即
(3)角速度ω:ω=
2πf 。
2.峰值和有效值 (1)峰值:交变电流在一个周期内所能达到的⑥ 最大值 叫作 交变电流的峰值,以此可以表示交变电流的强弱或电压的高低。 (2)有效值:根据电流的⑦ 热效应 规定,让交变电流和恒定 电流通过相同阻值的电阻,如果它们在相同时间内产生的⑧ 热量 相等,就把这一恒定电流的数值叫作该交变电流的有效值。 交变电流 的电动势、电流和电压的有效值分别用 E、I 和 U 表示。 (3)正弦式交变电流的有效值和峰值的关系是 E= ⑨ ,U=⑩ ,I= 。 注意:这一关系只适 用于正弦式交变电流。
主题 2:峰值和有效值 (1)把正弦交变电流接到电容器上时,我们通常会关心交变电流 的电压是否超过电容器所能承受的电压。你认为是要考虑正弦交变 电流的最大值还是有效值? (2)交变电流的有效值定义中的三个“相同”具体指的是什么?
解答:(1)电容器所能承受的电压是指瞬间最大值,所以我们要 考虑的是正弦交变电流的最大值。 (2)让恒定电流和交变电流分别通过阻值相同的电阻,使它们在 相同的时间内产生的热量相等,就可以把该恒定电流(电流、电压) 的数值定义为这个交变电流(电流、电压)的有效值。三个相同即相 同电阻、相同时间、相同热量。
A.频率 f=0.02 Hz B.有效值 I=10 2 A C.峰值 Im=10 2 A D.瞬时值表达式 i=20sin 100πt(A)
【答案】BD
3.某交变电流的电压 u=6 2sin 314t (V),则下列说法错误 的是 ．． ( )。 A.用此交变电流作打点计时器的电源时,打点周期为 0.02 s B.把耐压值为 6 V 的电容器接在此电源上会被击穿 C.此电压最大值为 6 2 V D.t=
重点难点:对交变电流有效值的理解与计算。 教学建议:本节内容需安排 1 个课时教学。 本节内容是在学习交 变电流产生原理的基础上,进一步探讨交变电流的定量描述问题,以 利用这些物理量描述交变电流的变化规律。应该从数学角度进一步 认识交变电流的周期性,通过对有效值的分析和计算再一次体会等 效替代法在物理学科中的应用。 导入新课:现在的调光台灯、 调速电风扇都是用可控硅电子元件 来实现的。 经过一个双向可控硅调节后加在电灯上的电压,原来的正 弦式电流的波形被截去了一部分。调节台灯上的旋钮可以控制截去 的多少,从而改变电灯上的电压。你知道这里面的原理吗?
知识链接:峰值可以用来表示交变电流的强弱或电压的高低,同 时也反映了交变电流的变化范围,但不适合用来描述交变电流产生 的效果。
主题 3:交变电流的“四值” 在交变电流中有峰值、有效值、平均值和瞬时值,它们都是反映 交变电流的物理量。 谈谈你对它们的认识,它们之间有什么区别与联 系?
解答:峰值就是最大值,有效值是根据热效应来确定的值,平均 值是对时间的平均值,瞬时值是指某一瞬间的值。 电器元件(如电容)的击穿电压(耐压值)指的是最大值;各种交 流电器的铭牌上所标的额定电压、 电流均指有效值,保险丝的熔断电 流是指有效值,无特别说明时一般指的就是有效值;指明某一时刻情 况下的电压、电流就是瞬时值;交变电流中的平均值一般不提,它的 意义不大(只有计算通过电路某一横截面的电荷量时需用电流的平 均值)。
1 300
s 时,交流电压的瞬时值为 3 V
【答案】D
4.通过一阻值 R=100 压的有效值为 ( )。 A.12 V B.4 10 V C.15 V D.8 5 V
【答案】B
主题 1:周期和频率(重点探究) (1)描述交变电流的周期与线圈转动的周期有什么关系。 (2)打点计时器是常用的实验器材,它为什么每隔 0.02 s 打一个 点? (3)交变电流的周期和频率的物理意义是什么? (4)交变电流的周期和频率与交流发电机转子转动的角速度ω 有什么关系?