【学案导学设计】2022学年高中物理 精讲精析精练 第16点 把握“等效”紧扣“三同”求交流电的有效值 沪科版选修3-2
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2022-08-25 12:33:30
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第16点 把握“等效”紧扣“三同”求交流电的有效值有效值是交流电中最重要的物理量,必须会求解,特别是正弦交流电的有效值,应记住公式.1.求交变电流有效值的方法有:(1)利用I=、U=、E=计算,只适用于正(余)弦式交流电.(2)非正弦式交流电有效值的求解应根据电流的热效应进行计算,其中,交变电流的有效值是根据电流通过电阻时产生的热效应定义的,即让交变电流和直流电流通过相同的电阻,在相同的时间里若产生的热量相同,则交变电流(电压)的有效值就等于这个直流电流(电压)的值,即求解交变电流有效值问题必须在相同电阻、相同时间、相同热量的“三同”原则下求解.2.应用有效值要注意以下几点:(1)各种使用交流电的用电器上所标的额定电压、额定电流均指有效值.(2)交流电压表和交流电流表所测的数值为交流电压和电流的有效值.(3)在进行电功、电热、电功率的计算时,所代入的交流电压和电流的数值为有效值.(4)凡没有特别说明的,指的都是有效值.通常所说的照明电路电压是220V就是指的电压的有效值.对点例题 如图1所示是一交变电压随时间变化的图像,求此交变电压的有效值.图1解题指导 设非正弦交变电压的有效值为U′,直流电的电压为U,让非正弦交变电压和直流电压分别加在同一电阻(设阻值为R)的两端,在一个周期(T=0.4s)内,非正弦交变电压产生的热量:Q′=t1+t2+t3+t4=×0.1+×0.1+×0.1+×0.1=在这一个周期内,直流电压产生的热量Q=T=由Q=Q′,得=,所以U=V,U′=U=V2答案 V方法总结 计算非正弦交变电流的有效值只能运用定义求解,其一般步骤是:(1)计算非正弦交变电流在一个周期内通过某电阻产生的热量Q′.(2)计算直流电在这一个周期内通过该电阻产生的热量Q.(3)根据Q=Q′列方程.(4)解方程,求出直流电的数值,此数值就是非正弦交变电流的有效值.1.如图2表示一交变电流随时间变化的图像.其中,从t=0开始的每个时间内的图像均为半个周期的正弦曲线.求此交变电流的有效值是多少?图2答案 A解析 此题所给交变电流虽然正负半周期的最大值不同,但在任意一个周期内,前半周期和后半周期的有效值是可以求的,分别为I1=A,I2=A设所求交变电流的有效值为I,根据有效值的定义,选择一个周期的时间,利用在相同时间内通过相同的电阻所产生的热量相等,由焦耳定律得I2RT=IR+IR,即I2=2×+2×,解得I=A.2.如图3甲所示,为一种调光台灯电路示意图,它通过双向可控硅电子器件实现了调节亮度.给该台灯接220V的正弦交流电后加在灯管两端的电压如图乙所示,则此时交流电压表的示数为( )图3A.220VB.110VC.VD.V答案 B解析 本题考查电压的有效值的计算.设该电压的有效值为U,根据有效值定义有·=T,解得U=110V,则B项正确.2