第三章 第二节 描述交变电流的物理量-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第二册同步全程学习课件PPT（粤教版）

第二节　描述交变电流的物理量 [课标引领] 建构核心素养 物理观念 知道描述交变电流的周期、频率、峰值、有效值等概念,体会物理观念的生成过程 科学思维 掌握交变电流有效值的推导及公式和图像的描述,体会物理模型在物理规律形成中的作用 科学态度与责任 通过交变电流在生产、生活中的应用,体会科技发展对社会进步的推动作用 基础探究 形成概念,掌握新知 一、周期和频率 前面我们学习过的匀速圆周运动和简谐运动,都是一种周期性运动,我们用周期T来描述它们周期性运动的快慢,请先回忆一下周期的定义以及周期T和频率f的关系,并思考交变电流的变化具不具有周期性?能否用周期和频率来描述交变电流变化的快慢? 1.周期 交变电流完成一次 的时间称为交变电流的周期,用符号T表示,单位是秒(s). 2.频率 是反映交变电流做周期性变化快慢的物理量,用交变电流在一段时间内做 的次数与所用时间之比来表示,它的符号是f,单位是 (Hz). 3.周期和频率的物理意义 描述交变电流 的物理量. 周期性变化 周期性变化 赫兹 变化快慢 2πf 二、峰值和有效值 我们知道交变电流的瞬时电动势是随时间不断变化的,如图为一电容器,若将电容器接在交流电源上,要保证电容器不被击穿,需要注意交变电压的哪个值不能超过它所承受的最大电压? 答案:最大值. 1.峰值 (1)定义:交变电流的峰值是指在一个周期内所能达到的 数值.交变电流的电动势、电流和电压的峰值分别用 、 和 表示. (2)应用:交流电压的 值不能超过电容器、二极管等元器件所能承受的最大电压. 2.有效值 (1)定义. 让交变电流和恒定电流分别通过相同阻值的电阻,如果在交变电流的 . 内它们产生的 相等,那么这一恒定电流的数值称为交变电流的有效值.交变电流的电动势、电流和电压的有效值分别用 、 和 表示. 最大 Em Im Um 峰 一个周期 热量 E I U (2)应用. ①各种使用交变电流的电气设备所标注的 电压和 电流的数值. ②交流电流表、交流电压表等电气仪表测出的 . ③无特别说明时提到的交变电流的数值. 3.正弦式交变电流的电动势、电流和电压的有效值和峰值的关系: E= =0.707Em,I= =0.707Im,U= =0.707Um. 额定 额定 数值 三、用图像描述交变电流 如图所示的两种交变电流的图像不同的原因是什么?你在图像上可以直接或间接得到哪些信息? 答案:图像不同的原因是计时位置起点不同;图像上可以直接得到的信息是交变电流电动势的峰值和周期,可间接得到的是交变电流电动势的有效值、交变电流的频率、线圈转动的角速度等. 1.正弦式交变电流的公式描述 已知正弦式交变电流的周期T,又知电动势、电流和电压的峰值,可表示为 e= , i= , u= . 2.正弦式交变电流的图像描述 1.判断正误 (1)生活用电的电压是220 V,这个电压是峰值.(　　) (2)某段时间内交变电流的平均值等于这段时间初、末时刻瞬时值的算术平均值. (　　) (3)交变电流电压的变化规律u=Umsin ωt中ω表示交变电流的频率.(　　) × × × 2.我国民用交变电流的周期T=0.02 s,频率是多少?电流方向每秒改变多少次? 答案:50 Hz　100次 3.如图是一个正弦式交变电流的波形图.根据i-t图像求出它的周期、频率、 电流的峰值、电流的有效值. 合作探究 突破要点,提升关键 探究点一　周期和频率 图甲为线框在磁场中匀速转动产生交变电流的示意图,图乙所示的是一个正弦式交变电流的电流随时间变化的图像. (1)图甲中电流表指针等时左、右摇摆说明了什么问题? 答案:(1)说明了线框在磁场中转动产生的交变电流具有周期性. (2)图乙中所示交变电流完成一次周期性变化需要多长时间?在1 s内完成多少次周期性变化? 答案:(2)0.02 s;50次. 1.对交变电流的周期和频率的理解 周期和频率是描述交变电流的物理量,跟任何周期性过程一样,交变电流也要用周期或频率来表示变化的快慢.在实验中,线圈匀速转动一周,电动势、电流都按正弦规律变化一次. (1)线圈转动一周,交变电流恰好完成一次周期性变化. (2)从线圈转动来说,周期就是线圈在磁场中转动一周所用的时间;频率就是1 s内线圈在磁场中转动的圈数. BC [针对训练1] 关于交变电流的周期和频率,下列说法中正确的是(　　) A