3.2 交变电流的描述 课件（含实验视频）-2023-2024学年高二物理同步精品课堂（人教版2019选择性必修第二册）

3.2 交变电流的描述 2.正弦式交变电流 （2）瞬时值： 1.交变电流（AC） 电流、电压大小和方向随时间做周期性变化，这样的电流叫作交变电流。 （1）最大值（峰值）： 、、　 3.正弦交流电的变化规律： 瞬时电动势 瞬时电流 瞬时电压 （从中性面开始计时） Teaching Analysis 教学分析 我们把交变电流完成一次周期性变化所需的时间，叫作它的周期，通常用T表示，单位是秒。 交变电流完成周期性变化的次数与所用时间之比叫作它的频 率，数值等于交变电流在单位时间内完成周期性变化的次 数。频率通常用f表示，单位是赫兹。 Teaching Analysis 教学分析 我国生产和生活所用交流电： 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 Teaching Analysis 教学分析 根据三角函数的知识可以知道，在i=imsinωt的表达 式中，ω等于频率的2π倍，即ω=2πf。 Teaching Analysis 教学分析 一交变电流的电压随时间的变化图像如 所示，这个交变电流的周期是多少？频率是多少？ Teaching Analysis 教学分析 交变电流的峰值im或um可以用来表示电流的强弱或电压的高低。 电容器所能承受的电压要高于交流电压的峰值，否则电容器就可能被击穿。 Teaching Analysis 教学分析 如图所示电流I=2A通过一个R=2Ω的电阻。它是恒定电流。怎样计算通电1s内电阻R中产生的热量？ 1 2 3 2 4 解：根据焦耳定律得： Teaching Analysis 教学分析 图是通过一个R为1Ω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1s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ls内产生同样的热，这个电流是多大? 2.8J i≈1.67A Teaching Analysis 教学分析 让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如 果在交变电流的一个周期内它们产生的热量相等，而这 个恒定电流的电流与电压分别为i、U，我们就把i、U叫作这一交变电流的有效值。 理论计算表明，正弦式交变电流的有效值、U与峰值im、Um之间有如下关系 Teaching Analysis 教学分析 人们通常说家庭电路的电压是220V，是指有效值。 使用交流的电气设备上，标出的额定电压和额定电流都是有效值，一般交流电压表测量的数值也是有效值。 以后提到交变电流的数值，凡没有特别说明的，都指有效值。 Teaching Analysis 教学分析 重点说明 1.任何电流都有有效值，但上述关系只限于正弦交变电流，对其他形式的交变电流并不适用。需按定义计算。 2.交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值。 3.交流电流表和交流电压表的读数是有效值，对于交流电若有特殊说明的均指有效值。 4.在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。 Teaching Analysis 教学分析 如果已知一交变电流的 周期T或频率f，又知道它的电压的有效值或峰值，那么 Teaching Analysis 教学分析 电感器对交变电流的阻碍作用，把带铁芯 的线圈L与小灯泡串联起来，先把它们接到直流电源上再把它们接到交流电源上。取直流电源的电压与交流电压的有效值相等，可以发现，接交流电源时灯泡要暗一些。 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。实验和理论分析都表明，线圈的自感越 大、交流的频率越高，线圈的感抗就越大。 Teaching Analysis 教学分析 视频：观察电感对交变电流的作用 Teaching Analysis 教学分析 电容器对交流有阻碍作用，电容器对交流阻碍作用的大小叫容抗。实验和理论分析都表明， 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。 当电容 器接到交流电源两端时，由于电容器两端电压不断变化而不断地 充电和放电，电路中就有了充、放电的电流，表现为交流“通 过”了电容器。 Teaching Analysis 教学分析 视频：观察电容对交变电流的作用 Teaching Analysis 教学分析 1．一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示．由图可知下列叙述错误 的是(　　) A．该交流电的电压瞬时值的表达式为u＝100 sin(50t)V B．该交流电的频率为25 Hz C．该交流电的电压的有效值为50V D．若将该交流电压加在阻值R＝100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率为50