电流是表示什么的物理量(精选9篇)
希格斯粒子是一种亚原子粒子,也就是说,理论上认为它应当是构成宇宙的最基本组成部件之一。但是它仍然有待实验观测证实。科学家们提出的物理学标准模型预言了这种粒子的存在,其作用是解释为何其它粒子会拥有质量。根据这一理论,在宇宙大爆炸之后,一种看不见的力,即希格斯场和与之相对应的粒子——希格斯-玻色子一同形成。正是这个场赋予其它基本粒子以质量的属性。
为何这一粒子如此重要?
希格斯场赋予整个宇宙中其它粒子以质量的方式可以用游泳者在水池中受到的水的阻力来做比喻。如果粒子没有质量,它们便可以在宇宙中以光速前进,因为质量的本质便是对物体改变其速度的制约性。
这种粒子最早是什么时候被提出来的?
有关这一粒子的理论最早是在1964年由6位物理学家共同提出来的,其中就包括英国爱丁堡的皮特·希格斯(PeterHiggs)教授。他们当时提出这一粒子的目的就是为了解释质量的起源。
理论上,这一粒子的存在将正好补全描述整个宇宙如何运行的物理学标准模型的缺陷,因此它便显得尤其重要。
如何对其进行搜寻?
欧洲核子中心的大型强子对撞机(LHC)是人类有史以来建造的最强大的粒子加速器,它的工作原理是将两束质子流以接近光速的速度迎头相撞,在此过程中得到其它粒子。
在1989年至2000年之间,科学家们也曾使用同样位于欧洲核子中心的另一台加速器LEP进行搜寻工作,而由于经费不足被关停之前,美国的Tevatron加速器也进行过对这一神秘粒子的搜寻工作。
科学家们如何能知道自己究竟是否发现了这样的粒子呢?
如果在LHC加速器中进行的数以十亿计的对撞实验中真的产生了希格斯-玻色子,根据预测,它应当是不稳定的,会迅速衰变为更加稳定,质量更小的粒子。物理学家们需要对这些衰变产物进行分析,并且通过分析来推断这种被称为“上帝粒子”的神秘粒子是否存在。在分析过程中,希格斯粒子是否存在会从数据图形的峰值中体现出来。
六点重大影响:
1.揭开质量起源之谜
物体的质量是怎么来的?这个问题一直困扰物理学界,而希格斯玻色子恰恰被认为与宇宙中一切物体的质量起源有关。希格斯玻色子与一种场有关,那就是所谓的希格斯场,理论上认为这种场充斥着整个宇宙。当宇宙中的其它粒子在这一场中运行时便获得了质量的属性。这就有点像是大家都在一个游泳池里游泳,然后身上都会被打湿,在这里,被水打湿就像是物体获得质量一样。
美国哈佛大学物理学家杰奥·哥斯达(JoaoGuimaraesdaCosta)表示:“希格斯粒子的机制让我们能够理解粒子获得质量的途径和方式。”哥斯达是去年欧洲核子中心宣布疑似希格斯粒子发现时,大型强子对撞机(LHC)所属ATLAS探测器设备的标准模型召集人。他说:“如果没有这种机制,那么所有的一切物体都将失去质量。”
确认此次发现的粒子确实是希格斯粒子将证明我们设想的粒子获得质量属性的方式是正确的。美国加州理工学院物理学教授玛利亚?斯皮罗普鲁(MariaSpiropulu)表示:“这项发现从量子层面支持了我们对于质量来源的看法,而这正是我们当初建造大型强子对撞机的目的。这是一项无与伦比的成就。”
而后,这将进一步为一个更深层次的问题提供解决的线索,那就是:为什么这些粒子拥有这一质量数值?这个值是如何确定的?对此,哈佛大学物理学家丽萨·兰德尔(LisaRandall)表示:“这是一个大得多的问题。确认这的确是希格斯粒子只是整个过程的第一步,此后我们才能更往前走,这两者之间是相互联系的。”
2.完善标准模型
标准模型是当代粒子物理学的基石,它描述了整个宇宙中所有的粒子。所有被标准模型所预言的粒子此前都已经被找到了,除了希格斯粒子。就在去年宣布初步结果时,欧洲核子中心ATLAS实验设备科学家乔纳斯·斯兰德伯格(JonasStrandberg)就曾表示:“这是标准模型中缺失的一环,因此如果这一发现得到最终确认,那么它将最终证明我们目前的认识是正确的。”
到目前为止,科学家们所发现的这一疑似希格斯粒子似乎和标准模型中预言的性质相吻合。但即便如此,标准模型本身也并不完整:例如它没有包括引力,也没有将被认为占据整个宇宙物质总量约98%的暗物质成分考虑进去。
美国费米国家实验室CMS中心的物理学家帕提·麦克布雷德(PattyMcBride)在上周四表示:“即便有证据清晰地证明目前我们新发现的这一粒子确确实实就是标准模型所预言的希格斯玻色子,即便如此我们对宇宙的认识仍然模糊不清。”他说:“我们仍然不能理解为何引力如此微弱,我们还要面对巨大的暗物质的存在。不过,对于这一已经有48年历史的经典理论来说,迈出了完善的第一步仍然不失为一件令人高兴的事。”
3.电弱相互作用
确认希格斯粒子还将对电弱相互作用的构建产生重要影响。这种作用是对电磁作用与弱相互作用的统一描述,这两者都是自然界的基本力类型之一。电磁作用描述带电粒子之间的相互作用,而弱相互作用则描述放射性衰变过程。
自然界中所有力的作用都和某种粒子有关。比如与电磁力有关的粒子是光子,这是一种质量为零的特殊粒子。而弱相互作用力则和名为W和Z的玻色子有关,这两种粒子都拥有很高的质量值。而所有这些粒子的质量来源,便被认为是希格斯玻色子的作用造成的。
欧洲核子中心的斯兰德伯格表示:“如果引入希格斯场的概念,那么W和Z玻色子就会和这个场混杂在一起,在这一过程中它们便获得了质量。”他说:“这解释了为何W和Z玻色子会有质量,并将电磁作用和弱相互作用两种基本力统一了起来,构成电弱相互作用。”
4.超对称理论
超对称理论也将受到希格斯粒子发现的影响。这一理论认为任何一种已知的粒子都有一个“超级伙伴”粒子,这种伙伴粒子拥有轻微差异的性质。超对称理论拥有很大的吸引力,因为它可以统一自然界中的其它基本作用力,甚至有希望揭开暗物质构成之谜。然而到目前为止这一理论的前景黯淡,科学家们只找到了和标准模型预言的希格斯粒子性质极其相似的粒子,但是却没有能发现任何和超对称粒子有关的线索。
5.大型强子对撞机
大型强子对撞机(LHC)是世界上最大的粒子加速器。这一耗资约100亿美元的设备率属于欧洲核子研究中心(CERN),其目的是创建地球上能级最强大的粒子加速器设施。而其中找出希格斯玻色子则被列为了该设备的最优先目标之一。此次最新宣布的结果为LHC此前的结果提供了强有力的证明,也是对此前一直在这里为达成这一目标而忘我工作的物理学家们所取得丰硕成果的最好证明。
斯皮罗普鲁在去年的一份声明中表示:“这项发现从量子层面支持了我们对于质量来源的看法,而这正是我们当初建造大型强子对撞机的目的。这是一项无与伦比的成就。”他说:“科学家们已经等待了整整一代人的时间,为的就是这一刻。来自全世界各地大学和研究机构的粒子物理学家,工程师和技术人员们已经为了达成今天的这一成就奉献了数十年的辛勤工作。现在是时候让我们暂时停下脚步,回过头去审视这项发现的意义了,然后再继续进行海量的数据收集和分析工作。”
希格斯玻色子最早是在1964年由英国物理学家皮特·希格斯和同事们提出的。而这个名字的后半部分则是为了纪念杰出的已故印度物理学家和数学家玻色,他与爱因斯坦一同给出了玻色子的定义。玻色子是一类基本粒子,主要包括胶子和引力子等。其负责传递费米子之间的相互作用,如夸克,电子和中微子等等。费米子是宇宙中的另外一种基本粒子类型。
6.宇宙的命运
希格斯玻色子的确认将为科学家们开启一扇大门,让他们得以进行此前无法进行的一些计算。其中一些计算的结果有关宇宙的命运。有一种观点认为宇宙将在未来数十亿年内毁灭。
在进行这样的计算时,希格斯玻色子本身的质量是一个非常关键的参数,它预示了时空的未来命运。目前的测量值显示,希格斯玻色子的质量约为质子的126倍,这一质量值几乎已经处在了一个临界点上,它将有可能让宇宙在未来数十亿年内走向毁灭。
约瑟夫·林肯(JosephLykken)是美国费米国家实验室的物理学家,他表示:“计算的结果告诉我们,在数十亿年之后宇宙将可能面临灾难。”他说:“这或许意味着我们所生活于其中的这个宇宙本身存在着内在的不稳定性,在数十亿年之后这一切都将归于瓦解。”
基本粒子质量之源
若没有希格斯粒子,其他基本粒子就会仍以光速运行,宇宙将仍然是一锅沸腾的基本粒子汤,不能组成物质,生命无从谈起。
希格斯粒子究竟是什么?为什么找到它如此重要?
早在2000多年前,人类便开始追问,我们所生活的世界是怎样形成的?从德谟克利特的“原子说”到如今被科学家普遍接受的标准模型理论,从朴素的形而上学概念到标准模型所预言的粒子陆续被证实,人类似乎越来越接近这一问题的答案。
在标准模型里,宇宙由62种不可再分的基本粒子构成,通过强力、弱力及电磁力这三种基本作用力组合成各种复合粒子,进而构成物质世界。
基本粒子可以分为两大类:自旋为半整数的费米子(fermion)和自旋为整数的玻色子(boson)。费米子是构成物质“实体”的粒子,也称之为物质粒子,而玻色子则传递基本相互作用,也可称为载力粒子。
然而在标准模型建立过程中,有一个问题却一直困扰着科学家:按照标准模型理论,基本粒子并没有质量,但实验结果却又清楚表明,除了光子以外的基本粒子都是有质量的。
1964年,希格斯等人提出了“希格斯机制”的概念,在理论上解决了这个问题。希格斯们认为宇宙间遍布“希格斯场”,基本粒子在与希格斯场的相互作用下获得了质量,而形成希格斯场的就是一种新的粒子,被命名为希格斯粒子。
根据对希格斯粒子性质的预言,希格斯粒子的自旋为零,是一种玻色子,所以又把希格斯粒子称为希格斯玻色子。
希格斯理论提出,在宇宙诞生的最初,并没有希格斯粒子的存在,其他的各种基本粒子都如光子一般,以光速横冲直撞。宇宙诞生十几秒后,希格斯粒子诞生,形成了“希格斯场”。除了光子,其他的基本粒子与希格斯粒子发生碰撞后,就如同轻巧的棉花吸饱了水分一般,获得了质量,而速度就慢下来了。
慢下来的基本粒子“夸克”在强相互作用下,抱团组成了质子、中子等粒子,质子和中子又组成了原子核,原子核与电子在电磁力作用下又形成了原子,原子构成分子,由此形成了我们所见到的大千世界。
如果没有希格斯粒子,其他的基本粒子就会仍然以光速运行,不能聚合在一起,我们的宇宙将仍然是一锅沸腾的基本粒子汤,根本不能组成物质,生命也无从谈起。
希格斯玻色子的存在是希格斯机制的必然结果之一,假若实验证实希格斯玻色子存在,则可给予希格斯机制极大的肯定。更重要的是,它的发现弥补了标准模型的缺漏,奠定了标准模型的基础。
由于希格斯粒子一直未被发现,这些重要的问题一直悬而未决。这个标准模型理论预言的最后一个粒子便一直成为科学家们苦苦追求的目标。
等等,万一希格斯理论被证明是错误的,希格斯粒子根本就不存在呢?
曾获诺贝尔奖的著名粒子物理学家莱德曼表示,如果这样,标准模型理论将被推翻,至少需要进行修改。他表示,“这就像哥伦布启程去寻找印度群岛一样,他和他的信徒们相信,如果没有达到目的,他也会发现一些别的东西,这些东西可能会更有意义。”
在这个意义上来说,很多科学家反倒有些失望,毕竟找到一个48年前就被预言了的“老粒子”多少有些无趣,他们期盼的是更为颠覆性的发现:假如标准模型被推翻,整个物理世界的理论都有可能要重新改写。
寻找希格斯粒子历程艰难花费惊人
上帝粒子之所以取名为希格斯,是因为它是英国科学家彼得?希格斯(PeterHiggs)于1964年提出的(与他差不多同时提出希格斯这一机制的还有其他几个人,一旦希格斯粒子的存在最后被确认,他们将分享诺贝尔物理奖)。
寻找希格斯的工作早在上世纪90年代的LEP对撞机上就开始了。LEP似乎看到了希格斯的小尾巴,可惜LEP对撞机由于要让位于LHC的修建而过早关闭了,从此便与希格斯擦肩而过(现在看来,LEP的能量再提升一点就有能力看到希格斯了)。
接下来前赴后继的是美国费米实验室的Tevatron对撞机,这一领世界风骚近20年的对撞机也对希格斯进行了大力追捕,也模模糊糊看到了希格斯的娇容,可惜这一对撞机正值壮年就被关闭了(被关闭的原因是在能量和亮度两方面都竞争不过欧洲人的LHC对撞机)。
其实在LHC建造之前,美国人已经开始建造超级超导对撞机SSC,按照设计它将是真正的巨无霸对撞机,其能量比LHC还要高3倍,目标也是寻找希格斯。可惜,SSC由于花费惊人(被称为“吞噬金钱的无底洞”)而被美国国会终止了,已经挖好的地洞也被填平(很多第三世界国家的人为此叹息,这些花巨资挖的地道可以作防空洞或地道战用啊)。
所谓艺术来源于生活,平常我们观看电视的时候,总能看到额头冰敷的场面,这就是宝宝发烧物理降温的一种方法,将自制冰块放入塑料袋中扎紧,外面用毛巾包住,就可放在宝宝的额头、后颈、腋窝下、腹股沟等大血管经过的地方,这样可以进行热交换传导,减低脑细胞活动的频率,加速身体微循环。
还有一种大面积宝宝发烧物理降温的方法,那就是温水浴。我们都有这种体验,夏天泡个热水澡,一下就凉快了,这是因为热交换传导,将宝宝放在接近正常体温的温水中,用湿毛巾上下的揉搓宝宝的身体,这样就能达到降温的目的,但是需要注意的是,不能在温水中泡太久,否则就极容易受凉感染风寒。如果不方便温水浴的,把宝宝的衣服解开,用沾过30度温水的湿毛巾上下揉搓宝宝的身体也能达到宝宝发烧物理降温的目的。
如果宝宝是高烧不退,那么单独的温水浴或者冰敷的效果就不很明显了。此时不妨就来个酒精擦浴吧。将酒精稀释(参考95%浓度,加2倍水)后,加温水搅拌均匀备用。用毛巾沾湿后擦拭宝宝的身体,以血管分布比较多的地方为重点,像:颈部、腋窝、大腿根部等,这些地方散热更快。酒精的蒸发会带走大量的热量,所以酒精擦浴能够达到退烧的效果。
2F
重点知识
☞ 人教版和北师大版:温度、晶体熔化、蒸发(蒸发快慢的影响因素)、液体沸腾、刻度尺读数、用钟表和停表测时间、平均速度、托盘天平的调节和使用、密度的公式和测量、乐音三要素、噪声的防治、光的反射定律、平面镜成像、凸透镜成像(人教版)。
☞ 课改版:刻度尺的读数、用钟表和停表测时间、平均速度、乐音三要素、噪声的防治、托盘天平的调节和使用、密度的公式和测量、力的定义和三要素、相互作用力、二力平衡、重力、弹力和摩擦力、惯性、牛顿第一定律、运动和力的关系。压力和压强、液体内部压强、连通器、大气压强、浮力、阿基米德原理、物体浮沉条件。
3F
重点实验
☞ 人教版和北师大版:温度计的使用和读数、探究晶体和非晶体熔化的特点、探究影响液体蒸发快慢的因素、探究液体沸腾的条件、测量平均速度、测量物体的质量和密度(多种方法测密度)、探究光的反射定律、探究平面镜成像的特点、探究凸透镜成像的特点(人教版)。
☞ 课改版:测量平均速度、测量物体的质量和密度(多种方法测密度)、验证二力合成的法则、探究滑动摩擦力大小的影响因素、探究滑动摩擦力对物体运动的影响、探究压强大小的影响因素、探究液体内部压强的特点、验证阿基米德原理等。
4F
创新内容
自身能够发光的物体叫做光源。它分为两种,一种是自然光源,如太阳、萤火虫等;另一种是人造光源,如发光的`电灯、点燃的蜡烛(烛焰)。
月亮不是光源。月亮依靠太阳的光反射而发光。火星也不是光源。
通过对光的长期观察,人们发现了沿着密林树叶间隙射到地面的光线形成射线状的光束,从小窗中进入屋里的日光也是这样。大量的观察事实,使人们认识到光是沿直线传播的。为了证明光的这一性质,大约二千四五百年前我国杰出的科学家墨翟和他的学生完成了世界上第一个小孔成倒像的实验,发现并解释了小孔成倒像的原理。虽然他讲的并不是成像而是成影,但是道理是一样的。
“钻木取火”运用的是摩擦生热的物理学原理。摩擦的过程实版质上是:相互摩擦的物体表面分子相互碰权撞的过程。
假定一个物体静止,另一物体相对该物体运动。则在此过程中,静止物体中的分子被撞击,获得了运动物体中分子的部分或全部定向动能。获得此定向动能的分子又会与周围的其它分子相互碰撞,由于分子间的碰撞极为频繁,而撞击的方向又是随机的,因此,原本的定向动能最终转变为无规则运动动能,即热运动动能增大。
从而导致相互摩擦的物体表面在宏观上表现为内能增大,温度升高。另一方面,获得由定向动能转变而来的额外热运动能的表面附近分子,在运动中有可能会跑到物体内部,或与内部分子碰撞,从而使内部分子的热运动加剧。从而导致整个物体变“热”。由于运动是相对的,因此,相互摩擦的物体实际上温度是同时升高的。
拓展:热的本质
科学家进一步研究了热和做功的关系,特别是英国科学家焦耳做了大量实验,定量地研究了热和功的关系,证明做了多少机械功,就有多少机械能转化成热这种形式的能量。焦耳的工作,表明热不是一种特殊的物质,同时为能量守恒定律奠定了基础。能量守恒定律的建立,彻底否定了热质说,同时为分子运动论的发展开辟了道路。经过科学家的长期研究,关于热是一种运动形式的设想,终于成为公认的真理。人们认识到:宏观的热现象原来是物体内部大量分子的无规则运动的表现。
探究过程
茹痛含辛:形容忍受痛苦和艰辛。
楚楚可怜:楚楚:植物丛生的样子,也形容痛苦的神情。本指幼松纤弱可爱,后形容女子娇弱的样子。
痛心拔脑:形容伤心到极点。
九曲回肠:形容痛苦、忧虑、愁闷已经到了极点。
己饥己溺:别人挨饿、落水就象自己挨饿、落水一样。旧时形容在位者关心人民疾苦。也比喻对别人的痛苦深表同情,并将解除别人的痛苦为己任。
呼天叫地:形容极为冤屈、怨恨或痛苦。同“呼天号地”。
七死八活:如同多次死去活来一般。形容受尽痛苦。
创巨痛深:创:创伤;痛:疼痛。受了很大创伤,痛苦很深。原指哀痛父母之丧,犹如体受重创。后多比喻遭受很大的伤害和痛苦。
劳筋苦骨:指劳动繁重,使筋骨疲劳痛苦。
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taoti.tl100.com 你的首●教学方法
在教师指导下的启发式教学.●教学用具
电源、电容器、灯泡“6 V 0.3 A”、幻灯片、手摇发电机.●课时安排 1课时
●教学过程
一、引入新课 [师]上节课讲了矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时,在线圈中产生了正弦交流电.如何描述交流电的变化规律呢?
[生1]可以用公式法描述.从中性面开始计时,得出 瞬时电动势:e=Emsinω t 瞬时电流:i=Imsinω t.瞬时电压:u=Umsinω t.其中Em=NBSω
[生2]可以用图象法描述.如图所示:
[师]交流电的大小和方向都随时间做周期性变化,只用电压、电流描述不全面.这节课我们学习表征正弦交流电的物理量.二、新课教学
1.交变电流的最大值(Em,Im,Um)[师]交变电流的最大值是交变电流在一个周期内所能达到的最大数值,可以用来表示交变电流的电流或电压变化幅度.[演示]电容器的耐压值.将电容器(8 V,500 μF)接在学生电源上充电,接8 V电压时电容器正常工作,接16 V电压时,几分钟后闻到烧臭味,后听到爆炸声.[师]从这个实验中可以发现:电容器的耐压值是指能够加在它两端的最大电压,若电源电压的最大值超过耐压值,电容器可能被击穿.但是交流电的最大值不适于表示交流电产生的效果,在实际中通常用有效值表示交流电流的大小.2.有效值(E、I、U)
[演示]如下图所示,将两只“6 V、0.3 A”的小电珠A、B,一个接在6 V的直流电源上,一个接在有效值为6 V的交流电源上,观察灯的亮度.
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[生]两灯的亮度相同.[师]让交流电和直流电通过同样的电阻,如果它们在相同时间内产生热量相等,把直流电的值叫做交流电的有效值.通常用大写字母U、I、E表示有效值.3.正弦交流电的有效值与最大值的关系
[师]计算表明,正弦交流电的最大值与有效值有以下关系:
I=Im2=0.707Im
U=
Um2=0.707Um
[强调]
(1)各种使用交变电流的电器设备上所示值为有效值.(2)交流电表(电压表或电流表)所测值为有效值.(3)计算交变电流的功、功率、热量等用有效值.4.周期和频率
[师]请同学们阅读教材,回答下列问题:(1)什么叫交流电的周期?(2)什么叫交流电的频率?(3)它们之间的关系是什么?
(4)我国使用的交变电流的周期和频率各是多大?
[生1]交变电流完成一次周期性的变化所用的时间,叫做交变电流的周期,用T表示.[生2]交变电流在1 s内完成周期性变化的次数,叫做交变电流的频率,用f表示.[生3]T=1 f[生4]我国使用的交流电频率f=50 Hz,周期T=0.02 s.[师]有个别欧美国家使用交流电的频率为60 Hz.5.例题分析 [投影]
[例1]表示交变电流随时间变化图象如图所示,则交变电流有效值为
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:设交变电流的有效值为I,据有效值的定义,得 I2RT=(42)2RTT+(32)2R 22解得I=5 A 综上所述应选择B.[投影]
[例2] 交流发电机矩形线圈边长ab=cd=0.4 m,bc=ad=0.2 m,共50匝,线圈电阻r=1 Ω,线圈在B=0.2 T的匀强磁场中,绕垂直磁场方向的轴OO′以接电阻9 Ω,如图所示.求:
100r/s转速匀速转动,外
(1)电压表读数;(2)电阻R上电功率.解析:(1)线圈在磁场中产生: Em=NBSω=50×0.2×0.4×0.2×I=
100×2π V=160 V Em2(Rr)160210 A=82 A U=IR=722 V101.5 V(2)P=UI=722×82 W=1152 W
三、小结
本节课主要学习了以下几个问题:
1.表征交变电流的几个物理量:最大值、有效值、周期、频率.2.正弦式交流电最大值与有效值的关系: I=Im2,U=Um2.3.交流电的周期与频率的关系:T=
四、作业(略)
1.f
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五、板书设计
六、本节优化训练设计
1.把220 V的正弦式电流接在440 Ω电阻两端,则该电阻的电流峰值 A.0.5 A C.22 A
B.0.52 A D.A 2.电路如图所示,交变电流电源的电压是6 V,它跟电阻R1、R2及电容C、电压表一起连成如图电路.忽略电源内阻,为保证电容器不击穿,电容器耐压值U2和电压表示数U1分别为
A.U1=62 V C.U1=6 V
B.U2=6 V
D.U2≥62V 3.两个相同电阻分别通以下图两种电流,则在一个周期内产生的热量QA∶QB=_______.4.关于正弦式电流的有效值,下列说法中正确的是 A.有效值就是交流电在一周期内的平均值
B.交流电的有效值是根据电流的热效应来定义的
C.在交流电路中,交流电流表和交流电压表的示数表示的都是有效值 D.对于正弦式电流,最大值的平方等于有效值平方的2倍 参考答案:
1.B 2.CD 3.1∶2 4.BCD
●备课资料
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taoti.tl100.com 你的首1.如何计算几种典型交变电流的有效值? 答:交流电的有效值是根据电流的热效应规定的.让交变电流和直流电通过同样的电阻,如果它们在同一时间内产生的热量相等,就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值.解析:通常求交变电流的有效值的类型有如下几种:(1)正弦式交流电的有效值
此类交流电满足公式e=Emsinω t,i=Imsinω t
它的电压有效值为E=
Em2,电流有效值I=
Im2
对于其他类型的交流电要求其有效值,应紧紧把握有效值的概念.下面介绍几种典型交流电有效值的求法.(2)正弦半波交流电的有效值
若将右图所示的交流电加在电阻R上,那么经一周期产生的热量应等于它为全波交流电时的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)正弦单向脉动电流有效值
因为电流热效应与电流方向无关,所以左下图所示正弦单向脉动电流与正弦交流电通入电阻时所产生的热效应完全相同,即U=(4)矩形脉动电流的有效值
Um2,I=
Im2.如右上图所示电流实质是一种脉冲直流电,当它通入电阻后一个周期内产生的热量相当
U矩tt于直流电产生热量的,这里t是一个周期内脉动时间.由I矩2RT=()Im2RT或()TTRutttt11T=(m)T,得I矩=Im,U矩=Um.当=1/2时,I矩=Im,U矩=Um.TTRTT22 22
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taoti.tl100.com 你的首(5)非对称性交流电有效值
假设让一直流电压U和如图所示的交流电压分别加在同一电阻上,交变电流在一个周UTUT期内产生的热量为Q1=12,直流电在相等时间内产生的热量
R2R2U2Q2=T,根据它们的热量相等有
R22U1TU2T得 R2RU=2112222(U1U2),同理有I=(I1I2).222.一电压U0=10 V的直流电通过电阻R在时间t内产生的热量与一交变电流通过R/2时在同一时间内产生的热量相同,则该交流电的有效值为多少?
解:根据t时间内直流电压U0在电阻R上产生的热量与同一时间内交流电压的有效值U在电阻R/2上产生的热量相同,则
UoUU2tt,所以U052V R(R/2)23.在图示电路中,已知交流电源电压u=200sin10πt V,电阻R=10 Ω,则电流表和电压表读数分别为 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:在交流电路中电流表和电压表测量的是交流电的有效值,所以电压表示数为 u=2002 V=141 V,电流值i=
U200= A=14.1 A.R210答案:B
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②、频率f:一秒内完成周期性变化的次数。单位:HZ。
ω=
三、巩固练习
1、正弦交流电压的峰值为10V,周期为0。2S,将此电压接在10的电阻上,在0.05s内电阻上产生的热量
A、可能为零
B、一定为0.25J
C、不可能大于0.25J
D、可能小于是0.25J
传统几何水准测量法是指从位于青岛的1985国家高程基准面开始,每35米设立一个标杆,用水准测量仪计算两边海拔高度的变化。沿着某山的山脊一步步往上测量,一站站地将高度差累加起来,直到峻极峰顶。水准测量仪的标尺长度只有3米,每次能够测量的高差也只有2米多。在平原,测量人员每天推进至少8公里。但在山区,随着山势坡度的加大,测量难度也会加大,每天能够完成的测量高度也会越来越小。为了保证测量结果的精确,测量到山顶后,还要再从山顶往山脚测量一次,完成整个测量过程。
平原和高原是根据海拔高度来划分的。将海平面的高度定为0米,地面和海平面之间的.高度差就是海拔。海拔低于100米都属于平原,沿海地区大多是平原,海拔只有几米。人们熟知的“一览众山小”的泰山顶的海拔不过1000多米,算不上高原。高原的海拔一般在2700米以上。
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