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 人教版 选择性必修第二册 第三章 交变电流 本节课我们来学习交变电流的描述。 交变电流具有周期性。与任何周期性过程一样，可以用周期或频率表示交变电流变化的快慢。交变电流的大小随时间周期性变化，电流的大小、电压的高低又该如何描述呢？ 1、周期T ： 交变电流完成一次周期性变化所需的时间，叫作交变电流的周期，单位是秒。 2、频率f：交变电流完成周期性变化的次数与所用时间之比叫做它的频率。单位是赫兹。 或 一、周期和频率 数值上等于单位时间内完成周期性变化的次数。 思考与讨论：一交变电流的电压随时间的变化图像如图所示，这个交变电流的周期是多少？频率是多少？ T=0.02s 3、正弦式交流电的周期和频率： ①周期： ②频率： 是线圈转动的角速度 ③一个周期内，电流的方向改变两次。 正弦式交流电的变化规律: 从中性面开始计时： 瞬时值 想一想：交流电的电流大小、电压高低随时间不断变化，有没有更方便的方法来描述交流电的电流强弱和电压高低呢？ 二、正弦式交流电的峰值 Em ＝NBSω Um ＝ Im R外 1、峰值：交变电流的峰值是交变电流在一个周期内所能达到的最大值。 2、 想一想：怎样计算交流电通过电阻R 时， R 消耗的电功和电功率呢？ （1）解：根据焦耳定律得： （2）解：根据焦耳定律得： 计算可得：如图所示的电流通过1 Ω的电阻时，在1 s内产生的热量为2.8 J，相当于一个电流为1.67 A的恒定电流通过这个电阻时，在1 s内产生的热量。 思考：交流电的效果能否用直流电来等效？ 用甲、乙图中电炉烧水，设壶材料相同、水质量相等、水的初温相同。若直流电源用10分钟把水烧开，交流电源也用10分钟把水烧开。 通电相同的时间，产生相同的热量，意味着消耗了相同的电能，电流做了相同的功。对于用电器来讲，该段时间内交流电和直流电的效果是一样的，所以交流电在这段时间内的电功、电热、电功率、热功率可以用直流电的等效值来计算。 可见：这个交流电热效应的直流等效值有非常重要的意义。 1、有效值：让交流电与直流电分别通过大小相同的电阻，如果在交流电的一个周期内它们产生的热量相等，我们就把这个直流电的电流、电压（ I、U）叫作这个交流电的有效值。 R R ~ 三、有效值 （ I、U） 2、正弦交流电的有效值与最大值的关系： 3、有效值的应用: ①计算电功、功率或电热时必须用交流电的有效值； ②交流用电设备上所标的额定电压和额定电流是有效值； ③保险丝的熔断电流是有效值； ④交流电压表、电流表测量的数值是有效值。 无特别说明时提到的交变电流的数值是指有效值 保险丝的熔断电流是指有效值 课堂练习：通过某交流电流表的电流i 随时间t 变化的关系如图所示，该电流表的示数是多少？ 四、正弦式交变电流的公式和图像 1、 2、 四、正弦式交变电流的公式和图像 3、我国市电（生活用电）的表达式： ①峰值： ②有效值： ③周期： ④频率： ⑤每秒电流方向改变： 100次 拓展学习：电感器和电容器对交变电流的作用 观察：电感器对直流电和交流电的影响 观察发现：电感器对直流电的阻碍作用不明显；对交流电则有明显的阻碍作用。 1、电感器对交变电流的作用 ②线圈的自感越大、交流的频率越高，线圈的感抗就越大。 ①感抗：由于线圈与交变电流之间的电磁感应作用所引起的阻碍作用，这叫感抗。 ③电感器的作用：通直流，阻交流；通低频，阻高频。 观察：电容器对直流电和交流电的影响 观察发现：电容器对直流电有隔断作用；对交流电则有导通作用。 2、电容器对交变电流的作用 ②容抗：电容器的电容越大，交流的频率越高，电容器对交流的阻碍作用就越小，即容抗越小。 ①在交流电路中，电容器持续进行充放电，电路中持续存在充放电电流，所以电容器对交流电有导通作用。 ③电容器的作用：隔直流，通交流；通高频，阻低频。 扼流圈是电工技术和电子技术常用的元件，它利用了电感器对交流的阻碍作用，分为高频扼流圈和低频扼流圈。 扼流圈 ①高频扼流圈：通低频，阻高频 ①低频扼流圈：通直流，阻交流（阻低频、阻高频） 课堂练习1．某小型发电机产生的交变电动势为e＝50sin100πt（V），对此电动势，下列表述正确的是（ ）　 A．最大值是50V　　　 B．频率是100Hz C．有效值是25V D．周期是0.02s CD 课堂练习2．如图所示，正弦波和方波交变电流的最大值相等，周期也相等，现使它们通过完全相同的电阻，则在相同的时间（远大于周期）内，两电阻发热之比Q甲:Q乙等于（ ）　 　 A． B． C． D．1 B C 课堂练习3.如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的交变电动势的图象，当调整