第3章 第2节 交变电流的描述（课件PPT）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第二册（人教版2019）

第2节　交变电流的描述 核心素养导学 物理观念 (1)知道交变电流周期、频率的含义及二者之间的关系。 (2)知道峰值和有效值的含义及二者之间的关系。 (3)了解我国家庭电路的频率和电压的有效值，知道家用电器的电压和电流的额定值是有效值。 科学思维 (1)能结合交变电流的公式和图像识别周期(频率)、峰值，会用周期(频率)、峰值等物理量通过函数表达式和图像来描述交变电流。 (2)经历根据电流的热效应推导交变电流的有效值的过程。 科学探究 通过课前预习，培养基于问题进行猜想假设的能力。 科学态度与责任 体悟物理中的研究方法和科学思想上的一致性，感悟物理的统一之美。 变化快慢 时间 赫兹 2πf 二、峰值和有效值 1．峰值 (1)定义：交变电流的电流或电压的______值，表示电流的强弱或电压的高低。 (2)应用：电容器所能承受的电压要______交流电压的峰值，否则电容器就可能被击穿。 2．有效值 (1)定义：让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的______，如果在交变电流的一个周期内它们产生的热量______，则这个恒定电流的电流I、电压U，叫作这个交变电流的有效值。 最大 高于 电阻 相等 3 额定 额定 1.如图是手摇交流发电机模型，判断下列说法是否正确。 (1)若交变电流是线圈在匀强磁场中匀速转动形成的，则交变电流的周期也就是线圈匀速转动的周期。 ( ) (2)若交变电流的周期T＝0.02 s，则其频率为f＝50 Hz。 ( ) (3)若交变电流的周期T＝0.02 s，则发电机转子的角速度ω＝100π rad/s。 ( ) √ √ √ 2．如图所示，将一个恒定电流和一个交变电流分别通过同一个灯泡，若发现两种情况下小灯泡的亮度是相同的，则说明所通过的恒定电流和交变电流间存在怎样的关系？ 提示：恒定电流的值等于交变电流的有效值。 3．如图甲所示是某种型号的电热毯的电路图，电热毯接在交变电源上，通过装置P使加在电热丝上的电压的波形如图乙所示。此时接在电热丝两端的交流电压表的读数是多少？ 新知学习(一)|描述交变电流的物理量 [任务驱动] 如图，线圈在磁场中匀速转动的转速为n。 (1)通过电流表交变电流的周期和频率是多少？ (2)当线圈转速增大时，周期和频率怎样变化？ [答案]　ABC /方法技巧/ (1)线圈转动一周，交变电流恰好完成一次周期性变化。 (2)从线圈转动的角度来说，周期就是线圈在磁场中转动一周所用的时间；频率就是线圈在磁场中单位时间内转动的圈数。 (3)线圈在匀强磁场中转动一周，电动势、电流都按正(余)弦规律变化一次。 [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．正弦式交变电流最大值连续出现两次的时间间隔等于周期 B．1 s内交变电流出现最大值的次数等于频率 C．交变电流方向变化的频率为交变电流频率的2倍 D．50 Hz的交变电流，其周期等于0.05 s 答案：C　 2．电流方向每秒改变100次的交变电流，它的周期和频率分别是 (　 ) A．0.01 s和100 Hz　　　 B．0.01 s和50 Hz C．0.02 s和50 Hz D．0.02 s和100 Hz 解析：一个周期内电流方向改变两次，所以f＝50 Hz，则T＝0.02 s，C正确。 答案：C 新知学习(二)|有效值的理解和计算 [重点释解] 1．对交变电流有效值的理解 (1)交变电流的有效值是根据电流的热效应定义的。 (2)等效是指恒定电流和交变电流，在相同的时间内，在相同的电阻上产生的热量相同。 (3)通常所说的交变电流的电压、电流，用电表测量的交变电流的电压、电流，以及用电器的额定电压、额定电流，还有保险丝的熔断电流，都是指其有效值。 3．五种常见电流的有效值 续表 [答案]　B 答案：D　 答案：B 答案：B 24 新知学习(三)|交变电流“四值”的对比应用 [典例]　在水平方向的匀强磁场中，有一个正方形闭合线圈绕垂直于磁感线的轴匀速转动，已知线圈的匝数为N＝100匝，边长为20 cm，电阻为10 Ω，转动频率f＝50 Hz，磁场的磁感应强度为0.5 T，求： (1)外力驱动线圈转动的功率； (2)当线圈转至线圈平面与中性面的夹角为30°时，线圈产生的感应电动势及感应电流的大小； (3)线圈由中性面转至与中性面成60°角的过程中，通过导线横截面的电荷量。 [系统归纳] 正弦式交变电流的四值对比 续表 答案：D 答案：BC　 答案：BC　 科学思维——交变电流的“四值” 2．(选自粤教版教材课后练习)某一正弦式电流通过一个阻值为100 Ω的电阻，其热效应与1 A的恒定电流在相同时间内通过该电阻所产生的热效应相同。 (1)这个正弦