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高二物理第四章《描述交變電流的物理量》的教案

時間:2019-05-15 12:50:04下載本文作者:會員上傳
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第一篇:高二物理第四章《描述交變電流的物理量》的教案

教材分析

與恒定電流不同,由于交變電流的電壓、電流等大小和方向都隨時間做周期性變化,需要用一些特殊的物理量來描述它在變化中不同方面的特性,本節主要介紹這樣一些物理量。

一、學習要求

1.知道交變電流的周期和頻率,知道我國供電線路交變電流的周期頻率.2.知道交變電流和電壓的峰值,有效值及其關系.3、會用圖象和函數表達式描述正弦交變電流。

二、教材重點

交變電流的有效值

三、教材難點

一般電流有效值的求解

四、教學資源

通過思考討論,使學生明白,從電流熱效應上看,交流電產生的效果可以與某地恒定電流相等,由此引入有效值的概念.1.定義:讓交流與恒定電流通過相同的電阻,如果它們在一周期內產生的熱量相等,就把這個恒定電流的值(I或U)叫做這個交流的有效值.課本第一次明確地用一個周期T來定義有效值,使得有效值的概念更加準確.2.正弦交變電流的有效值與峰值的關系

這一關系只對正弦式電流成立,對其它波形的交變電流一般不成立.其它波形的交變電流的有效值就根據有效值的定義去求解。

3.幾點說明:

①各種使用交變電流的電器設備上所標的額定電壓、額定電流均指有效值;

② 交流電壓表和交流電流表所測量的數值也都是有效值;

③將電容器接入交流電路中,其耐壓值應不小于交變電流的最大值,但熔絲的選擇應據有效值來確定其熔斷電流;

④一般情況下所說的交變電流的數值,若無特別說明,均指有效值。

4.有效值與平均值的區別:交變電流的有效值是按照電流的熱效應來規定的,對一個確定的交變電流,其有效值是一定的,而平均值是由 來確定的,其數值大小與時間間隔有關。在計算交變電流通過導體產生的熱量、熱功率時,只能用有效值,而不能用平均值;在計算通過導體截面的電量時,只能用交變電流的平均值,即q = t。

典型例題

例:如圖邊長為L的單匝正方形線框,處在磁感應強度為B的勻強磁場中,線框電阻為R,當線框繞ab邊從圖示位置以角速度勻速轉過 的過程中,求

(1)外力所做的功;

(2)流過線框導線截面的電量

[析] 外力所做的功,即線框中產生的熱量。應據線圈產生電動勢的有效值求熱量。一般是先求最大值,再求有效值。

線框轉過 的過程中,線圈內產生的電動勢最大值為:

電動勢的有效值為 線圈轉過 所用的時間為.線圈內產生的熱量.[典型錯解] E=

第二篇:物理《描述交變電流的物理量》教案

一、教學目標

【知識與技能】

知道交變電流和電壓的峰值及用途,并知道有效值的概念及計算。

【過程與方法】

用等效的方法求出交變電流的有效值。

【情感態度與價值觀】

通過學習交變電流的有效值及峰值,明白其在生活中的具體應用,體會物理的生活性,增強學習物理的興趣。

二、教學重難點

【重點】

交變電流的峰值及有效值的概念及計算。

【難點】

明白交變電流有效值的概念及計算。

三、教學過程

環節一:新課導入

復習上節課交變電流的產生來導入新課。

問題1:交變電流的產生原理是什么?它的表達式的意義及各個物理量的含義?

學生的回答之后引導其思考,在交變電流及電壓中,除了最大值和角速度,還可以有哪些物理量來描述交流電?

學生回答:知道了線圈的轉速,那么線圈在其中轉動一圈的時間是多少?

教師點評:不錯這個我們叫做周期,大家知道我們在實驗室用學生電源做實驗時,用電流表或者電壓表測出來的電流和電壓的示數表示什么意思嘛?

學生回答:表示電流和電壓的大小。

教師點評:其實呢,大家答的有一定的道理,但在我們電學中,電流表和電壓表的示數有一個專門含義叫做有效值,今天就來學習它。

引出課題——交變電流的峰值及有效值(板書)。

環節二:新課探究

(一)峰值

教師引導學生利用前面交流電的產生原理及表達式來理解交流電的峰值。

教師:我們前面學習交流電的產生,是因為線圈在磁場中以一定的角速度做周期性的轉動,線圈轉動一圈的時間就是線圈周期及交流電的周期T,周期的倒數就是線圈的頻率1/T=f。根據交流電的數值表達式,我們知道交流電的電壓是在不斷變化,那么它的最值是多少?

學生回答:交流電的最大值就是Im和Em,最小值是為零。因為電壓雖然有正負之分,但只是表示大小。

教師點評:同學分析的非常仔細,交流電的最大值Im和Em就是峰值,可以用來表示電流的強弱和電壓的高低。

教師:大家知道電容器的所能承受的最大電壓是有什么要求嗎?對正常的家用電器來說是其銘牌上標記的220v嗎?接下來學習解決這個問題?

(二)有效值

教師出示一道例題:

說明:以上三個球有效值的公式僅適用于正弦和余弦交變電,交變電流的有效值是根據電流的熱效應來規定的。

環節三:鞏固練習

教師提問:電容的擊穿電壓是電壓峰值還是有效值?保險絲的熔斷電流是交變電的峰值還是有效值?

學生回答:電容的擊穿電壓和保險絲的熔斷電流都是其能承受的最大值,即其需大于正常使用的交變電的電壓及電流的峰值。

教師總結:交流用電設備上所標的額定電壓和額定電流是有效值;交流電壓表和交流電流表的示數是有效值;交變電流的數值在無特別說明時都是指有效值。

環節四:小結作業

總結概括本節課的主要知識點:交流電的峰值及有效值的概念和意義。

并讓學生課下思考:對于半周期或四分之一的周期的正余弦的有效值有交變的計算方法嗎?

第三篇:描述交變電流的物理量教案

5.2描述交變電流的物理量

一、教材分析

選自選修3-2第5.2節《描述交變電流的物理量》內容。學習了交變電流的產生原理,對交變電流的定量描述問題進一步學習,以利用這些物理量描述交變電流的變化規律,是研究交變電流變化規律的基礎和前提。課程標準對本節內容的要求是“能用函數表達式和圖像描述交變電流,測算其峰值和有效值”。教材是這樣來處理的:首先,學生應該能從數學角度進一步認識交變電流的周期性;然后,通過有效值的分析和計算再一次體會等效代替法在物理學科的應用;最后,通過一些拓展訓練加深學生的理解。

二、學情分析

在這節課之前,學生已經學習圓周運動知識時,學生對周期性變化規律已經有了初步的認識,應充分利用已有的知識基礎,另外,他們對交變電流的周期、頻率、角頻率(線圈轉動的角速度)與勻速圓周運動相關物理量的聯系也有了一定的了解。但是,對交變電流的“四值”的物理意義容易混淆,“四值”的應用更容易張冠李戴。應讓學生通過定義細致區分其物理意義上的差別,通過實例辨析其適用范圍。

三、教學目標

1、知識與技能

①.知道交變電流的周期和頻率,以及它們與轉子角速度ω的關系。②.知道交變電流和電壓的最大值、瞬時值、有效值等及其關系。③.知道我國供電線路交變電流的周期和頻率。

2、過程與方法

①.用等效的方法得出描述交變電流的有效值。

②.學會觀察實驗,分析圖象,由感性認識到理性認識的思維方式。

3、情感態度與價值觀

①.通過對描述交變電流的物理量的學習,體會描述復雜事物的復雜性,樹立科學、嚴謹的學習和認識事物的態度。

②.聯系日常生活中的交變電流知識,培養學生將物理知識應用于生活和生產實際的意識,鼓勵學生勇于探究與日常生活有關的物理學問題。

四、教學重點及難點

重點:周期、頻率的概念,有效值的概念和計算 難點:有效值的概念和計算

五、教具 :多媒體教學課件、小燈泡、手搖交流發電機模型、多媒體投影儀

六、教學方法:誘思探究教學法

七、課型:新授課

第 1頁 /共 5頁

八、教學過程

㈠、引入

上節課我們研究了矩形線圈在勻強磁場中轉動,線圈中會產生正弦交流電。

教師利用投影儀展示線圈轉動的截面圖其中線圈長ab?l1,寬ad?l2,角速度為?

[師問] 如何描述線圈中交變電流的變化規律呢?

[生答] ⑴、公式法:從中性面開始計時,l2 e?2?B?l1???Sin?t?EmSin?t ⑵、圖象法: 如圖所示

[師問] 試確定t?0、t1、t2、t3、t4時刻,圖象坐標與線圈轉動位置的對應關系? [生答] t?0、t1、t2、t3、t4線圈轉過的角度分別為:0、?3?、?、、2?。

22[教師指出] 線圈轉動一整圈,交變電流就完成一個周期性變化。這說明,線圈轉動速度越快,交變電流周期性變化的越快。交變電流與恒定電流比較具有不同的特點,用那些量來描述交變電流呢?

㈡、揭示與強化

首先考慮用什么物理量來描述交變電流變化的快慢呢?

1、交變電流的周期和頻率。

交變電流跟別的周期性過程一樣,是用周期或頻率來表示變化快慢的。(1)周期:我們把交變電流完成一次周期性變化所需的時間,叫做交變電流的周期。周期用T表示,單位是s。

(2)頻率:交變電流在1s內完成周期性變化的次數,叫做交變電流的頻率。頻率用f表示,單位是Hz。

(3)周期和頻率的關系是:T?11或f? fT[說明]① 我國工農業生產和日常生活中用的交變電流周期是0.02S,頻率是50Hz,電流方向每秒鐘改變100次。② 交變電流的周期和頻率跟發電機轉子的角速度有關。?越大,周期越短、頻率越高。

[演示實驗] 把小燈泡接在手搖交流發電機模型的輸出端。當轉子的轉速由小增大

第 2頁 /共 5頁

時,我們看到,小燈泡發光的閃爍頻率也由小增大,當轉子的轉速大到一定程度,由于交變電流的大小和方向變化太快,由于人眼存在視覺暫留的緣故,所以眼睛已不能分辨燈光的閃爍。這就是為什么照明電是交變電流,而電燈亮時看不見一閃一閃的原因。

2、交變電流的峰值和有效值

(1)交變電流峰值(Im、Em、Um):指交變電流各個參量一個周期內所能達到的最大值。表示交變電流的強弱或電壓的高低。實際中需要考慮。

例如:電容器接在交流電路中,應需要知道交變電壓的最大值,電容器的額定電壓應高于交變電壓的最大值,否則電容器有可能被擊穿。

(2)交變電流有效值(I、E、U):

[思考與討論] 如圖所示的電流通過一個R=1Ω的電阻,它不是恒定電流。

(a)、怎樣計算通電1s內電阻R中產生的熱量? 解析:圖象反映的交變電流可以分為4段。前半個周期中,0—0.2S內,可看成電流大小為1A的恒定電流,0.2S—0.5S內,可看成電流大小為2A的恒定電流.后半個周期的電流與前半個周期方向相反,但產生熱量相同。

則交流電的熱量: Q

(b)如果有一個大小、方向都不變的恒定電流通過電阻R,也能在1s內產生同樣的熱,這個電流是多大?

恒定電流的熱量:

[教師指出] 1)有效值:(抓三個相同)讓交流與恒定電流通過相同的電阻,如果它們在一個周期內內產生的熱量相等,把恒定電流的值叫做這個交變電流的有效值。

2)正弦交流電有效值與最大值之間的關系

1?(I12Rt1?I22Rt2)?2?(12?1?0.2?22?1?0.3)?2J?2.8JQ2?Q1I2Rt?2.8JI?2.8A?1.7A1?1第 3頁 /共 5頁

[說明] ①交流用電設備上所標的額定電壓和額定電流是有效值;交流電壓表和交流電流表的示數是有效值;交變電流的數值在無特別說明時都是指有效值。

②交變電流的有效值是根據電流的熱效應來規定的。引入有效值的的概念便于把處理恒定電流的一些方法拓展到交流電中。

㈢、延伸

1、試寫出我國生活用電的規律表達式? [學生] u?2202Sin(100?t)V

[解析] 生活用電的有效值U=220V,頻率f=50Hz,所以

Um?2202V,??2?f?100?Hz。又表達式u?Um?Sin?t可得。

例2、如圖表示一交流的電流隨時間變化的圖像,求該電流的有效值? 42?32

[學生板演做題步驟,教師點評] 解析:交變電流一個周期內產生的熱量

Q1?

恒定電流的熱量: Q2?I?R?T

由有效值定義知: Q1?Q2 解得: I?5A 例

3、圖中兩交變電流通過相同的電阻R。求:(1)分別寫出它們的有效值、周期和頻率。(2)計算它們在R上產生的功率之比。

第 4頁 /共 5頁

(2)P甲:P乙=I12R:I22R=(I1/I2)2=1:2 ㈣、回歸

1.周期或頻率:表示交變電流變化的快慢。2.有效值:表示交變電流的熱效應。

3.正弦交變電流有效值與最大值存在著一定的關系。

㈤、檢測

1.完成課后習題 第4題

九、板書設計

1、交變電流的周期和頻率(1)周期:(2)頻率:

(3)周期和頻率的關系: 2、交變電流的峰值和有效值

(1)交變電流峰值(Im、Em、Um):(2)交變電流有效值(I、E、U):

①有效值:

②正弦交流電有效值與最大值的關系

3、課堂小結 4、作業

第 5頁 /共 5頁

第四篇:《描述交變電流的物理量》教案2

描述交變電流的物理量

課型: 新授課 授課人: 余焱紅 教材分析

與恒定電流不同,由于交變電流的電壓、電流等大小和方向都隨時間做周期性變化,需要用一些特殊的物理量來描述它在變化中不同方面的特性,本節主要介紹這樣一些物理量。教學目標

一、知識與技能

1、知道交變電流的周期和頻率,以及它們與轉子角速度ω的關系。

2、知道交變電流和電壓的最大值、瞬時值、有效值等及其關系。

3、知道我國供電線路交變電流的周期和頻率。

二、過程與方法

1、用等效的方法得出描述交變電流的有效值。

2、學會觀察實驗,分析圖象,由感性認識到理性認識的思維方式。

三、情感態度與價值觀

1、通過對描述交變電流的物理量的學習,體會描述復雜事物的復雜性,樹立科學、嚴謹的學習和認識事物的態度。

2、聯系日常生活中的交變電流知識,培養學生將物理知識應用于生活和生產實際的意識,鼓勵學生勇于探究與日常生活有關的物理學問題。教學重點難點

重點:周期、頻率的概念,有效值的概念和計算

難點:有效值的概念和計算 教學方法

誘思探究教學法

教學過程

一、復習引入新課(一)交變電流

大小和方向都隨時間作周期性變化的電流叫做交變電流,簡稱交流。(二)正弦交流的產生及變化規律。

1.產生:當線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉動時,線圈中產生的交流是隨時間按正弦規律變化的。即正弦交流。

2.規律:

(師生互動復習上一課所學的內容)[教師指出] 我們在前一節課已經學習了正弦交變電流的最大值和瞬時值,知道線圈轉動一整圈,交變電流就完成一個周期性變化。這說明,線圈轉動速度越快,交變電流周期性變化的越快。交變電流與恒定電流比較具有不同的特點,出了這兩個量以外還要用哪些量來描述交變電流呢?

(復習引入時間5分鐘左右)

二、講解新課

首先考慮用什么物理量來描述交變電流變化的快慢呢?

1.交變電流的周期和頻率。(1)周期:

(2)頻率:(3)周期和頻率的關系是:

(啟發式提問:我們以前學過那種典型的周期性運動?在周期和頻率的定義上有什么區別和聯系。通過與勻速圓周運動的比較,讓學生感受物理規律內在的和諧與同一性。)

2.交變電流的峰值和有效值(1)交變電流峰值(Im、Em、Um):(2)交變電流有效值(I、E、U):

(結合[思考與討論]進行自主探究式學習,放手讓學生思考與討論,找學生說出自己的分析思路。教師再略做點評。最后由學生獨立完成該題。在自主學習過程中讓學生體會研究物理問題的一個重要思想——等效思想的應用。)(學生探究討論5-10分鐘)

3、交變電流的相位

(新課教學時間20分鐘左右)

三、隨堂練習

(通過練習加深對相關概念的理解和應用)

四、課堂小結

(由學生完成課堂小結,教師做補充)

五、作業

附板書設計

1.交變電流的周期和頻率

(1)周期:(2)頻率:

(3)周期和頻率的關系: 2.交變電流的有效值 交變電流有效值(I、E、U): 1)有效值:

2)正弦交流電有效值與最大值的關系 3.課堂小結 4.作業

第五篇:新課標交變電流第二節 描述交變電流的物理量教案

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taoti.tl100.com 你的首●教學方法

在教師指導下的啟發式教學.●教學用具

電源、電容器、燈泡“6 V 0.3 A”、幻燈片、手搖發電機.●課時安排 1課時

●教學過程

一、引入新課 [師]上節課講了矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉動時,在線圈中產生了正弦交流電.如何描述交流電的變化規律呢?

[生1]可以用公式法描述.從中性面開始計時,得出 瞬時電動勢:e=Emsinω t 瞬時電流:i=Imsinω t.瞬時電壓:u=Umsinω t.其中Em=NBSω

[生2]可以用圖象法描述.如圖所示:

[師]交流電的大小和方向都隨時間做周期性變化,只用電壓、電流描述不全面.這節課我們學習表征正弦交流電的物理量.二、新課教學

1.交變電流的最大值(Em,Im,Um)[師]交變電流的最大值是交變電流在一個周期內所能達到的最大數值,可以用來表示交變電流的電流或電壓變化幅度.[演示]電容器的耐壓值.將電容器(8 V,500 μF)接在學生電源上充電,接8 V電壓時電容器正常工作,接16 V電壓時,幾分鐘后聞到燒臭味,后聽到爆炸聲.[師]從這個實驗中可以發現:電容器的耐壓值是指能夠加在它兩端的最大電壓,若電源電壓的最大值超過耐壓值,電容器可能被擊穿.但是交流電的最大值不適于表示交流電產生的效果,在實際中通常用有效值表示交流電流的大小.2.有效值(E、I、U)

[演示]如下圖所示,將兩只“6 V、0.3 A”的小電珠A、B,一個接在6 V的直流電源上,一個接在有效值為6 V的交流電源上,觀察燈的亮度.

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[生]兩燈的亮度相同.[師]讓交流電和直流電通過同樣的電阻,如果它們在相同時間內產生熱量相等,把直流電的值叫做交流電的有效值.通常用大寫字母U、I、E表示有效值.3.正弦交流電的有效值與最大值的關系

[師]計算表明,正弦交流電的最大值與有效值有以下關系:

I=Im2=0.707Im

U=

Um2=0.707Um

[強調]

(1)各種使用交變電流的電器設備上所示值為有效值.(2)交流電表(電壓表或電流表)所測值為有效值.(3)計算交變電流的功、功率、熱量等用有效值.4.周期和頻率

[師]請同學們閱讀教材,回答下列問題:(1)什么叫交流電的周期?(2)什么叫交流電的頻率?(3)它們之間的關系是什么?

(4)我國使用的交變電流的周期和頻率各是多大?

[生1]交變電流完成一次周期性的變化所用的時間,叫做交變電流的周期,用T表示.[生2]交變電流在1 s內完成周期性變化的次數,叫做交變電流的頻率,用f表示.[生3]T=1 f[生4]我國使用的交流電頻率f=50 Hz,周期T=0.02 s.[師]有個別歐美國家使用交流電的頻率為60 Hz.5.例題分析 [投影]

[例1]表示交變電流隨時間變化圖象如圖所示,則交變電流有效值為

A.52A

B.5 A

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taoti.tl100.com 你的首C.3.52 A

D.3.5 A 解析:設交變電流的有效值為I,據有效值的定義,得 I2RT=(42)2RTT+(32)2R 22解得I=5 A 綜上所述應選擇B.[投影]

[例2] 交流發電機矩形線圈邊長ab=cd=0.4 m,bc=ad=0.2 m,共50匝,線圈電阻r=1 Ω,線圈在B=0.2 T的勻強磁場中,繞垂直磁場方向的軸OO′以接電阻9 Ω,如圖所示.求:

100?r/s轉速勻速轉動,外

(1)電壓表讀數;(2)電阻R上電功率.解析:(1)線圈在磁場中產生: Em=NBSω=50×0.2×0.4×0.2×I=

100?×2π V=160 V Em2(R?r)?1602?10 A=82 A U=IR=722 V101.5 V(2)P=UI=722×82 W=1152 W

三、小結

本節課主要學習了以下幾個問題:

1.表征交變電流的幾個物理量:最大值、有效值、周期、頻率.2.正弦式交流電最大值與有效值的關系: I=Im2,U=Um2.3.交流電的周期與頻率的關系:T=

四、作業(略)

1.f

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taoti.tl100.com 你的首

五、板書設計

六、本節優化訓練設計

1.把220 V的正弦式電流接在440 Ω電阻兩端,則該電阻的電流峰值 A.0.5 A C.22 A

B.0.52 A D.A 2.電路如圖所示,交變電流電源的電壓是6 V,它跟電阻R1、R2及電容C、電壓表一起連成如圖電路.忽略電源內阻,為保證電容器不擊穿,電容器耐壓值U2和電壓表示數U1分別為

A.U1=62 V C.U1=6 V

B.U2=6 V

D.U2≥62V 3.兩個相同電阻分別通以下圖兩種電流,則在一個周期內產生的熱量QA∶QB=_______.4.關于正弦式電流的有效值,下列說法中正確的是 A.有效值就是交流電在一周期內的平均值

B.交流電的有效值是根據電流的熱效應來定義的

C.在交流電路中,交流電流表和交流電壓表的示數表示的都是有效值 D.對于正弦式電流,最大值的平方等于有效值平方的2倍 參考答案:

1.B 2.CD 3.1∶2 4.BCD

●備課資料

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taoti.tl100.com 你的首1.如何計算幾種典型交變電流的有效值? 答:交流電的有效值是根據電流的熱效應規定的.讓交變電流和直流電通過同樣的電阻,如果它們在同一時間內產生的熱量相等,就把這一直流電的數值叫做這一交流電的有效值.解析:通常求交變電流的有效值的類型有如下幾種:(1)正弦式交流電的有效值

此類交流電滿足公式e=Emsinω t,i=Imsinω t

它的電壓有效值為E=

Em2,電流有效值I=

Im2

對于其他類型的交流電要求其有效值,應緊緊把握有效值的概念.下面介紹幾種典型交流電有效值的求法.(2)正弦半波交流電的有效值

若將右圖所示的交流電加在電阻R上,那么經一周期產生的熱量應等于它為全波交流電時的1/2,即U半2

U1UT11T/R=(全),而U全=m,因而得U半=Um,同理得I半=Im.222R22(3)正弦單向脈動電流有效值

因為電流熱效應與電流方向無關,所以左下圖所示正弦單向脈動電流與正弦交流電通入電阻時所產生的熱效應完全相同,即U=(4)矩形脈動電流的有效值

Um2,I=

Im2.如右上圖所示電流實質是一種脈沖直流電,當它通入電阻后一個周期內產生的熱量相當

U矩tt于直流電產生熱量的,這里t是一個周期內脈動時間.由I矩2RT=()Im2RT或()TTRutttt11T=(m)T,得I矩=Im,U矩=Um.當=1/2時,I矩=Im,U矩=Um.TTRTT22 22

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taoti.tl100.com 你的首(5)非對稱性交流電有效值

假設讓一直流電壓U和如圖所示的交流電壓分別加在同一電阻上,交變電流在一個周UTUT期內產生的熱量為Q1=1??2?,直流電在相等時間內產生的熱量

R2R2U2Q2=T,根據它們的熱量相等有

R22U1TU2T得 ??R2RU=2112222(U1?U2),同理有I=(I1?I2).222.一電壓U0=10 V的直流電通過電阻R在時間t內產生的熱量與一交變電流通過R/2時在同一時間內產生的熱量相同,則該交流電的有效值為多少?

解:根據t時間內直流電壓U0在電阻R上產生的熱量與同一時間內交流電壓的有效值U在電阻R/2上產生的熱量相同,則

UoUU2t?t,所以U?0?52V R(R/2)23.在圖示電路中,已知交流電源電壓u=200sin10πt V,電阻R=10 Ω,則電流表和電壓表讀數分別為 2

A.14.1 A,200 V

B.14.1 A,141 V C.2 A,200 V

D.2 A,141 V 分析:在交流電路中電流表和電壓表測量的是交流電的有效值,所以電壓表示數為 u=2002 V=141 V,電流值i=

U200= A=14.1 A.R2?10答案:B

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