3.2交变电流的描述-2022-2023学年高二物理讲练结合新课件（2019人教版选择性必修第二册）

第三章 交变电流 3.2 交变电流的描述 选择性必修二 第三章 第二节 2019人教版高中物理 【课标要求】能用公式和图像正弦交变电流 【学习目标】1．知道交变电流的周期、频率的概念，会用图像找出周期频率2．掌握交变电流有效值的概念，并会用“等效”的思想计算有效值3. 会用图像求正弦交流电的峰值、有效值、瞬时值 假定线圈在匀强磁场中绕轴OO′沿逆时针方向匀速转动，如图所示，则： 温故而知新 （1）中性面：垂直磁场方向的平面． ①穿过线圈的磁通量φ=BS最大，但=0最小，线圈中的感应电动势为零． ②线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次． （2）峰值面：平行于磁感线的的平面。φ=0,最大，感应电动势最大。 1.两个特殊位置： 项目 物理含义 重要关系 适用情况 瞬时值 交变电流某一时刻的值 计算线圈某一时刻的受力（安培力）情况 最大值 最大的瞬时值 确定电容器的耐压值或击穿电压 有效值 跟交变电流的热效应等效的 恒定电流值、电压值 正弦式交变电流 (1)电流热效应相关量(如功、功率、热量) (2)交流电表（电压表、电流表）的测量值 (3)电气设备铭牌标注额定电压、额定电流 (4)保险丝的熔断电流 平均值 交变电流图象中图线与时间轴所围面积与时间比值 (1)某段时间内产生的平均感应电动势 (2)某段时间内产生感应电流的平均值 (3)某段时间内通过横截面的电荷量 交变电流四值比较： 从中性面开始计时， 温故而知新 3.最大值（峰值）： Em Um Ｉm 　 2.瞬时值：　 e u 　i　　 　 e=Emsinωt i=Imsinωt u=umsinωt Em ＝NωBS 峰值 Um ＝ Im R外 正弦式交变电流的大小和方向都随时间发生周期性变化，认真观察下面两个交变电流的i-t图像，说出它们有什么不同？ i O 2 4 6 t/s 8 i O 2 4 6 t/s 8 i1 i1 一、描述交流电的物理量： 交变电流完成一次周期性变化所需的时间，叫它的周期。 １.周期： 交变电流完成一次周期性变化 符号：T 单位是秒（S） ２.频率： 交变电流一秒内完成周期性变化的次数 符号：f 单位是赫兹（Hz） ω=2πf （角频率或圆频率） e=Emsinω t i=Imsinωt u=Umsinωt 例1.如图所示是我国家庭电路中的交变电流 u-t 图，分析下列问题： （1）交流电流完成一次周期性变化（线圈转动一圈）所用多少时间？ （2）交流电流在1s内完成多少次周期性变化？ （3）由前2问，可知周期和频率有什么关系？ （4）在1s内电流方向变化多少次？ 0.02 s 周期 T 频率 f u / V O 1 2 t/ 10-2 s 3 （5）产生交变电流的线圈转动的角速度多大？ 　　甲、乙图中电炉烧水,设壶材料相同、水质量相等、水的初温相同．若恒定直流I=3A的电源用10分钟把水烧开，交流电也用10分钟把水烧开.说明了什么？ 情景： 二、描述交变电流大小的物理量 i i 3 t t 恒定直流I=3A的电流和这个交流通过相同的电阻，在相同的时间内产生的热量相等，这时我们就把恒定直流电流的数值（I=3A）叫做这个交流电流的有效值。 让交流电和恒定直流电通过相同的电阻，如果它们在相同时间内产生的热量相等，这一交流电的有效值就跟这个直流电的数值相等。 二、描述交变电流大小的物理量 5、有效值： 图3.2-2是通过一个 R 为1 Ω的电阻的电流 i 随时间变化的曲线。这个电流不是恒定电流。 1. 怎样计算通电1 s内电阻 R 中产生的热量？ 2. 如果有一个大小、方向都不变的恒定电流 通过这个电阻R，也能在1 s内产生同样的热，这个电流是多大？ 解析: 图象反映的交变电流可以分为4段.前半个周期中,0-0.2S内,可看成电流大小为1A的恒定电流,0.2S-0.5S内，可看成电流大小为2A的恒定电流.后半个周期的电流与前半个周期方向相反，但产生热量相同. 让交流电和直流电通过相同的电阻，如果它们在相同时间内产生的热量相等，这一交流电的有效值就跟这个直流电的数值相等。 二、描述交变电流大小的物理量 5、有效值： 正弦（或余弦）交变电流有效值与最大值之间的关系： 有效值的求解方法：Q直=Q交 例2.如图表示交流的电流随时间变化的图像,求它们电流的有效值。 保险丝的熔断电流是指有效值 无特别说明时提到的交变电流的数值是指有效值 交流用电设备上所标的额定电压和额定电流是指有效值 交流电压表、电流表测量的数值是指有效值 ×　 ×　 ×　 ×　 √　 √　 例3.小型交流发电机中，矩形金属线圈在