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高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册2 交变电流的描述集体备课课件ppt
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这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册2 交变电流的描述集体备课课件ppt，共51页。PPT课件主要包含了交变电流的描述，一次周期性变化，所用时间，单位时间内，一个周期，有效值，探究一周期和频率，答案BD，探究二峰值和有效值，答案B等内容，欢迎下载使用。
知识点一 周期和频率
知识点二 峰值和有效值
1.峰值.(1)意义:交变电流的峰值Im或Um可以用来表示电流的 或电压的 .(2)应用:电容器所能承受的电压要 交流电压的峰值,否则电容器就可能被 .2.有效值.(1)概念:让交变电流和恒定电流分别通过大小相同的电阻,如果在交变电流的 内它们产生的热量 ,这个恒定电流的电流、电压叫作这一交变电流的电流、电压 .
(2)应用:使用交流的电气设备上所标的额定电压和额定电流都是 ;交流电压表的测量值是 ;交变电流的数值在无特别说明时都指 .
知识点三 正弦式交变电流的公式和图像
如果要详细描述交变电流的情况,可以用公式和图像两种方式.这两种方式可以全面记录和反映电流(或电压)每个时刻的情况.试根据如图所示的正弦式交变电流的u-t图像,写出它的有效值、频率、角速度和u的瞬时值表达式.
图甲为一个交流发电机的原理图,线圈与一电阻组成闭合回路,线圈在磁场中匀速转动,电阻两端的电压随时间变化的图像如图乙所示.
2.若线圈转速加倍,写出电压瞬时值表达式.
答案:转速加倍后,ω'=200π rad/s,Um'=2Um,则电压瞬时值表达式为u'=2Umsin 200πt.
1.由图中信息求出该交变电流的周期、频率,并分析出线圈转动的角速度.
3.交变电流的周期与发电机线圈的转动周期有什么关系?在一个周期内,交变电流的方向改变几次?
答案:交变电流的周期与发电机线圈的转动周期相等.在一个周期内,交变电流的方向改变2次.
1.周期、频率和线圈转动的角速度.
2.我国民用交变电流的周期、频率和发电机转子转动角速度.(1)周期T=0.02 s.(2)频率f=50 Hz.(3)发电机线圈转动的角速度ω=100π rad/s,电流方向每秒改变100次.
【典例1】(多选)矩形金属线圈共10匝,绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动,线圈中产生的交流电动势e随时间t变化的情况如图所示.下列说法正确的是( )
A.此交变电流的频率为0.2 HzB.1 s内电流方向变化10次C.t=0.1 s时,线圈平面与磁场方向平行D.1 s内线圈转5圈
图甲是某交变电流通过一个阻值为1 Ω的电阻R时,电流i随时间t变化的曲线.图乙是某个正弦式交变电流也通过电阻R时,电流i随时间t变化的曲线.
1.怎样计算图甲中的电流通过电阻R时,1 s内产生的热量?如果有一个大小、方向都不变的恒定电流I通过这个电阻R,也能在1 s内产生同样的热量,这个电流是多大?这两种电流的关系是怎样的?
【典例3】(2022·广东惠州)我国新能源汽车产业的高速增长使得市场对充电桩的需求越来越大,解决充电难题已经刻不容缓.无线充电的建设成本更低,并且不受场地限制等因素的影响,是解决充电难的途径之一.下图是某无线充电接收端电流经电路初步处理后的i-t图像,则该交变电流的有效值为( )
计算非正弦式交变电流有效值的思路
【典例4】如图所示,一个边长l=10 cm、匝数N=100的正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO'匀速转动,磁感应强度B=0.5 T,角速度ω=10π rad/s,外电路电阻R=4.0 Ω,线圈电阻r=1.0 Ω.(结果保留一位小数)(1)写出线圈由图中所示位置(线圈平面与磁感线平行)开始计时
时,感应电动势的瞬时值表达式.(2)求交流电压表的示数.(3)线圈转一圈外力做多少功?(4)从图示位置转过90°的过程中通过电阻R的电荷量是多少?
答案:(1)e=15.7cs 10πt(V) (2)8.9 V (3)4.9 J (4)0.1 C
探究三 正弦式交变电流的公式和图像
如果要详细描述交变电流的情况可以用公式和图像两种方式,这两种描述可以全面记录和反映电流(或电压)每个时刻的情况.如图甲所示,一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴匀速转动,产生如图乙所示的交变电动势.
1.根据图乙写出矩形线圈转动的角速度和电动势的瞬时值表达式.
2.当时间t=1.0×10-2 s时,线圈平面和磁场的夹角为多少?当时间t'=1.5×10-2 s时,穿过线圈的磁通量是多大?
【典例5】下图是某正弦式交变电流的电压波形图,由图可确定该电压的( )
A.周期是0.01 sB.最大值是220 VC.有效值是220 VD.表达式为u=220sin 100πt(V)
【典例6】发电机的形式很多,但其工作原理都是法拉第电磁感应定律.如图所示,图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的正弦式电流的图像,当调整线圈转速后,所产生的正弦式电流的图像如图线b所示.下列关于这两个正弦式电流的说法正确的是( )
2.(多选)有一个电子元器件,当其两端电压高于100 V时导电,等于或低于100 V时不导电.若把这个电子元器件接到100 V、50 Hz的正弦式交变电流上,这个电子元器件将( )A.不导电B.每秒导电50次C.每秒导电100次D.每秒电流方向改变100次
A.该交变电流周期为0.02 sB.电压表的读数为100 VC.电流表的读数为10 AD.电阻的电功率为1 kW
4.电阻R1、R2与交流电源按照图甲方式连接,R1=1 Ω,R2=2 Ω.闭合开关S后,通过电阻R2的正弦式交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示.下列说法正确的是( )
5.小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场的固定轴转动,线圈匝数N=100,穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按正弦规律变化,如图所示.发电机线圈电阻r=5 Ω,外电路电阻R=95 Ω,求:(1)一个周期内线圈发热产生的热量;(2)线圈从中性面起转动半周的过程中,流过R的电荷量.
答案:(1)0.157 J (2)2×10-2 C
情境 家用电子调光灯的调光原理是用电子线路将输入的正弦式交流电压的波形截去一部分,由截去部分的多少来调节电压,从而实现灯光的可调,比过去用变压器调压方便且体积较小.某电子调光灯的电压经调整后的波形如图所示.问题 若用多用电表测灯泡两端的电压,多用电表的示数为( )
知识点一 周期和频率
知识点二 峰值和有效值
1.峰值.(1)意义:交变电流的峰值Im或Um可以用来表示电流的 或电压的 .(2)应用:电容器所能承受的电压要 交流电压的峰值,否则电容器就可能被 .2.有效值.(1)概念:让交变电流和恒定电流分别通过大小相同的电阻,如果在交变电流的 内它们产生的热量 ,这个恒定电流的电流、电压叫作这一交变电流的电流、电压 .
(2)应用:使用交流的电气设备上所标的额定电压和额定电流都是 ;交流电压表的测量值是 ;交变电流的数值在无特别说明时都指 .
知识点三 正弦式交变电流的公式和图像
如果要详细描述交变电流的情况,可以用公式和图像两种方式.这两种方式可以全面记录和反映电流(或电压)每个时刻的情况.试根据如图所示的正弦式交变电流的u-t图像,写出它的有效值、频率、角速度和u的瞬时值表达式.
图甲为一个交流发电机的原理图,线圈与一电阻组成闭合回路,线圈在磁场中匀速转动,电阻两端的电压随时间变化的图像如图乙所示.
2.若线圈转速加倍,写出电压瞬时值表达式.
答案:转速加倍后,ω'=200π rad/s,Um'=2Um,则电压瞬时值表达式为u'=2Umsin 200πt.
1.由图中信息求出该交变电流的周期、频率,并分析出线圈转动的角速度.
3.交变电流的周期与发电机线圈的转动周期有什么关系?在一个周期内,交变电流的方向改变几次?
答案:交变电流的周期与发电机线圈的转动周期相等.在一个周期内,交变电流的方向改变2次.
1.周期、频率和线圈转动的角速度.
2.我国民用交变电流的周期、频率和发电机转子转动角速度.(1)周期T=0.02 s.(2)频率f=50 Hz.(3)发电机线圈转动的角速度ω=100π rad/s,电流方向每秒改变100次.
【典例1】(多选)矩形金属线圈共10匝,绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动,线圈中产生的交流电动势e随时间t变化的情况如图所示.下列说法正确的是( )
A.此交变电流的频率为0.2 HzB.1 s内电流方向变化10次C.t=0.1 s时,线圈平面与磁场方向平行D.1 s内线圈转5圈
图甲是某交变电流通过一个阻值为1 Ω的电阻R时,电流i随时间t变化的曲线.图乙是某个正弦式交变电流也通过电阻R时,电流i随时间t变化的曲线.
1.怎样计算图甲中的电流通过电阻R时,1 s内产生的热量?如果有一个大小、方向都不变的恒定电流I通过这个电阻R,也能在1 s内产生同样的热量,这个电流是多大?这两种电流的关系是怎样的?
【典例3】(2022·广东惠州)我国新能源汽车产业的高速增长使得市场对充电桩的需求越来越大,解决充电难题已经刻不容缓.无线充电的建设成本更低,并且不受场地限制等因素的影响,是解决充电难的途径之一.下图是某无线充电接收端电流经电路初步处理后的i-t图像,则该交变电流的有效值为( )
计算非正弦式交变电流有效值的思路
【典例4】如图所示,一个边长l=10 cm、匝数N=100的正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO'匀速转动,磁感应强度B=0.5 T,角速度ω=10π rad/s,外电路电阻R=4.0 Ω,线圈电阻r=1.0 Ω.(结果保留一位小数)(1)写出线圈由图中所示位置(线圈平面与磁感线平行)开始计时
时,感应电动势的瞬时值表达式.(2)求交流电压表的示数.(3)线圈转一圈外力做多少功?(4)从图示位置转过90°的过程中通过电阻R的电荷量是多少?
答案:(1)e=15.7cs 10πt(V) (2)8.9 V (3)4.9 J (4)0.1 C
探究三 正弦式交变电流的公式和图像
如果要详细描述交变电流的情况可以用公式和图像两种方式,这两种描述可以全面记录和反映电流(或电压)每个时刻的情况.如图甲所示,一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴匀速转动,产生如图乙所示的交变电动势.
1.根据图乙写出矩形线圈转动的角速度和电动势的瞬时值表达式.
2.当时间t=1.0×10-2 s时,线圈平面和磁场的夹角为多少?当时间t'=1.5×10-2 s时,穿过线圈的磁通量是多大?
【典例5】下图是某正弦式交变电流的电压波形图,由图可确定该电压的( )
A.周期是0.01 sB.最大值是220 VC.有效值是220 VD.表达式为u=220sin 100πt(V)
【典例6】发电机的形式很多,但其工作原理都是法拉第电磁感应定律.如图所示,图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的正弦式电流的图像,当调整线圈转速后,所产生的正弦式电流的图像如图线b所示.下列关于这两个正弦式电流的说法正确的是( )
2.(多选)有一个电子元器件,当其两端电压高于100 V时导电,等于或低于100 V时不导电.若把这个电子元器件接到100 V、50 Hz的正弦式交变电流上,这个电子元器件将( )A.不导电B.每秒导电50次C.每秒导电100次D.每秒电流方向改变100次
A.该交变电流周期为0.02 sB.电压表的读数为100 VC.电流表的读数为10 AD.电阻的电功率为1 kW
4.电阻R1、R2与交流电源按照图甲方式连接,R1=1 Ω,R2=2 Ω.闭合开关S后,通过电阻R2的正弦式交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示.下列说法正确的是( )
5.小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场的固定轴转动,线圈匝数N=100,穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按正弦规律变化,如图所示.发电机线圈电阻r=5 Ω,外电路电阻R=95 Ω,求:(1)一个周期内线圈发热产生的热量;(2)线圈从中性面起转动半周的过程中,流过R的电荷量.
答案:(1)0.157 J (2)2×10-2 C
情境 家用电子调光灯的调光原理是用电子线路将输入的正弦式交流电压的波形截去一部分,由截去部分的多少来调节电压,从而实现灯光的可调,比过去用变压器调压方便且体积较小.某电子调光灯的电压经调整后的波形如图所示.问题 若用多用电表测灯泡两端的电压,多用电表的示数为( )
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