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高中二年级物理

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    两只相同的电阻,分别通过正弦波形的交流电和方波形的交流电.两种交变电流的最大值相等,波形如图所示.在正弦波形交流电的一个周期内,正弦波形交流电在电阻上产生的焦耳热Q1与方波形交流电在电阻上产生的焦耳热Q2之比等于

    [     ]

    A.3∶1
    B.1∶2
    C.2∶1
    D.4∶3
    本题信息:2012年期末题物理不定项选择难度一般 来源:马凤侠
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本试题 “两只相同的电阻,分别通过正弦波形的交流电和方波形的交流电.两种交变电流的最大值相等,波形如图所示.在正弦波形交流电的一个周期内,正弦波形交流电在电...” 主要考查您对

焦耳定律,电热

交变电流的最大值、有效值、瞬时值和平均值

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  • 焦耳定律,电热
  • 交变电流的最大值、有效值、瞬时值和平均值

电热(焦耳定律):

1、定义:电流通过电阻为R的导体时,t时间内导体上产生的热量,即电热
2、公式:Q=I2Rt
3、单位:J,
4、物理意义:电流通过导体时所产生的电热
5、适用条件:任何电路
6、能量转化情况:有多少电能转化为热能


电功和电热的关系:
①纯电阻电路消耗的电能全部转化为热能,电功和电热是相等的,所以有W=Q,UIt=I2Rt,U=IR(欧姆定律成立),
②非纯电阻电路消耗的电能一部分转化为热能,另一部分转化为其他形式的能。所以有W>Q,UIt>I2Rt,U>IR(欧姆定律不成立)。

电功、电热的计算方法:

对任何电路,电流做功均为电流产生的热量均为
在纯电阻电路中,电功全部转化为电热,能量转化示意图表示为:。则有,故在计算电功或电热时,可根据题目中的条件,灵活选用以上公式分析计算。
若电流通过非纯电阻电路(如电动机、电解槽等) 时,能量转化的示意图表示为:
 
1)在非纯电阻电路中,如含有电动机的电路中电能转化为内能和机械能,即;在含有电解槽的电路中电能转化为内能和化学能,即。在这种情况下,电功只能用计算,电热只能用计算。
(2)含有直流电动机的电路不能简单地理解成它一定是一个非纯电阻电路,要从纯电阻电路和非纯电阻电路在能量转化上加以区分。直流电动机两端加上电压以后,若电动机转动,则有电能转化为机械能,此时的电路为非纯电阻电路,部分电路的欧姆定律不再适用。若电动机不转,则没有电能转化为机械能,此时损失的电能全部转化为内能,这时的电路是纯电阻电路。因此,分析电路问题时,要重视从能量的角度出发,这样会使思路清晰,解题变顺利。
(3)纯电阻电路中,即;非纯电阻电路中,即


纯电阻电路与非纯电阻电路:



交变电流的物理量:

峰值(最大值) 概念 峰值是指最大的瞬时值,通常用表示
获得方法 最大值可由图像获得,可由瞬时值表达式i 获得,也可通过关系式来计算
应用环境 当考虑某些电学元件(电容器、晶体管等) 的击穿电压(耐压值)时,指的是交变电流的最大值
有效值 概念 有效值是根据电流的热效应定义的一个等效概念:让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的电阻,如果它们在一个周期内产生的热量相等,而这个恒定电流是I、电压是U,我们就把I、U叫做这个交流电的有效值。有效值通常用大写字母I、U、E表示
获得方法 对于正弦式交变电流有:

对于非正弦式交变电流,可利用有效值的定义来计算其有效值
对纯电阻电路以下各式仍成立
应用环境 当计算某时间内的功率、产生的热量、电流做的功等问题时需使用有效值
备注 ①提到交变电流,在没有特别说明时都是指有效值。
②交流电气设备上,标出的额定电压、额定电流都是有效值。
③交流电表显示的示数是有效值。
④计算电功、电热时需用有效值。
⑤保险丝的熔断电流是指有效值。
⑥在半个周期的整数倍时间内有最大值,最大值等于有效值的倍。
⑦四分之一周期内峰值等于有效值√2倍的条件是计时起点对应的瞬时值为零或峰值。
⑧小于四分之一周期内有效值不等于峰值的
平均值 概念 交变电流的电学量对时间的平均,通常用符号表示
获得方法
对于纯电阻电路:
应用环境 在计算某段时间内通过导体横截面的电荷量时需用平均值

知识拓展:

1.交变电流的平均值和最大值的联系闭合线圈绕垂直于匀强磁场的转动轴匀速转动时,可产生正、余弦交变电流,以电动势为例,二者联系如下表所示:

2. 几种典型电流的有效性:

3. 中性面:


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