3.2 交变电流的描述 课件-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

交变电流的描述 复习回顾 (一)交变电流： 大小和方向随时间作周期性变化的电流;简称交流。 其中按正弦规律变化的交流电叫正弦交流电。 （二）正弦交流电的产生及变化规律 当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生的交流是随时间按正弦规律变化的。即正弦交流。 跟磁感线垂直的平面叫做中性面。这一位置穿过线圈的磁通量最大，但线圈的磁通量变化率为零，线圈中无感应电动势。 1．产生： 2．中性面： 3．规律： 函数表达式：从中性面开始计时 在纯电阻电路中: 　 电流: 电压: 电动势: 一、描述交流电的物理量： 1．最大值（峰值）： Em Um Ｉm 　 ２．瞬时值： u i e ３．周期和频率： （1）周期： 交变电流完成一次周期性变化所需的时间。 （3）角速度：线圈在匀强磁场中转动的角速度。 （2）频率：一秒内完成周期性变化的次数。 T和f的物理意义：表征交流电变化的快慢。 （4）关系： 我国生产和生活用交流电的周期T＝_______s，频率f= _______Hz，角速度ω＝_______rad/s，在1s内电流的方向变化__________次。 0.02 50 100π 100 一个周期内电流方向改变两次。 例1.某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系，如图所示，如果其它条件不变，仅使线圈的转速加倍，则交流电动势的最大值和周期分别变为 （ ） A．200V，0.02s B．100V, 0.02s C．200V, 0.08s D．100V, 0.08s A 练习1：如图所示为某正弦交流电流的图像，求其峰值、周期和角速度，并写出该电流的瞬时值表达式。 Im ＝20A ω＝100π rad/s. 电流的瞬时表达式为i＝20sin100πt(A) T＝0.02s ４．有效值： E U I （1）定义： 根据电流的热效应来规定，让交流电和直流通过相同阻值的电阻，如果他们在一个周期内产生的热量相等，就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值。 （2）正弦交流电的有效值与最大值的关系： (3)说明： A．以上关系式只适用于正弦或余弦交流电； B．交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值； C．交流电流表和交流电压表的读数是有效值 D．对于交流电若没有特殊说明的均指有效值 平均值： B．求通过某导体截面的电量一定要用平均值。 （4）注意：峰值（最大值）、有效值、平均值在应用上的区别。 A．在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。 例2.某交流电压随时间的变化规律如图所示，则此交流电的频率是_____Hz。若将该电压加在10uF的电容器上，则电容器的耐压值不应小于______V；若将该电压加在一阻值为1KΩ的纯电阻用电器上，用电器恰能正常工作，为避免意外事故的发生，该电路中保险丝的额定电流不能低于______A。 200 －200 2 0.25 200 u/v t/s 例3.如图表示一交流的电流随时间变化的图像,求该电流的有效值。 练习2：如图表示一交流随时间变化的图像，求此交流的有效值。 练习3: 一个电阻接在10 V的直流电源上，它的发热功率是P，当接到电压为u=10sinωt V的交流电源上，它的发热功率 （ ） A．0.25P B．0.5P C．P D．2P B 例4. 如图所示，线圈的面积是0.05 ㎡，共有100匝；线圈电阻为1Ω，外接电阻R＝9Ω，匀强磁场的磁感应强度为B＝1／π T，当线圈以300 r/min的转速匀速旋转时，求： (1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线 圈中感应电动势的瞬时表达式； (2)线圈转过1／30s时电动势的瞬时值多大； (4) 线圈每转过一周，外力所做的功。 (3)电路中电压表和电流表示数 各是多少 2.5 J 小 结 1．最大值（峰值）： Em Um Ｉm 　 ２．瞬时值： u i e 3．周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间。 4．频率：一秒内完成周期性变化的次数。 5．有效值： E U I （1）定义： 根据电流的热效应来规定，让交流电和直流通过相同阻值的电阻，如果他