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描述交变电流的物理量 高二物理学案课件练习

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2014-07-14

解析: 许多同学对交变电流有效值的意义理解不深,只知道机械地套用正弦交变电流的最大值是有效值的 倍的关系,直接得出有效值.由图象知该交变电流不是正弦交流电,因此不能套用I=Im/ 公式求,必须从有效值的定义考虑。

设该交变电流的有效值为I,通过电阻R,在一个周期时间内产生的热量为Q,则Q=I2RT。题中的交流电通过相同电阻R在一个周期内产生的热量为Q′,则

Q=I12RT/2 +I22RT/2

因Q=Q′,有I2RT= I12RT/2 +I22RT/2

∴I=5(安)

故选项B正确。

例2、如图5-2-2所示,在匀强磁场中有一个“冂”形导线框可绕AB轴转动,已知匀强磁场的磁感强度B=5 /πT,线框的CD边长为20cm.CE、DF长均为10cm,转速为50r/s,若从图示位置开始计时,

(1)写出线框中感应电动势的瞬时值表达式;

(2)若线框电阻r=3,再将AB两端接“6V,12W”灯泡,小灯泡能否正常发光?若不能,小灯泡实际功率多大?

解析:(1)注意到图示位置磁感线与线圈平面平行,瞬时值表达式应为余弦函数,先出最大值和角频率:

ω=2πn=100πrad/s

Em=BSω=5 /π×0.2×0.1×100π=10 (V)

所以电动势瞬时表达式应为:e=10 cos100πt(V)。

(2)小灯泡的电阻为R=U额2/P额=62/12=3Ω,

先求出交变电流电动势有效值 E=Em/ =10(V)

此后电路可看成恒定电流电路,由于R=r, U=Em/2=5V,小于额定电压,故小灯泡不能正常发光。其实际功率是p=U2/R=52/3=25/3=8.3(W)

拓展:在交流电路中,计算交流的发热功率及热量必须用有效值。另外,交流电表的读数也为有效值。但在计算流过电路中的电量时用电流平均值计算,即:

q= i×Δt=(NΔΦ/RΔt)×Δt=NΔΦ/R。

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