3.2描述交变电流的物理量 课件-2023-2024学年高二下学期物理粤教版（2019）选择性必修第二册

第三章 交变电流 粤教版 选择性必修二 第二节 描述交变电流的物理量 1 新课导入 大小和方向都随时间做周期性的变化.简称交流。 什么是交变电流（AC）？ 我们曾经学过什么运动模型同样具有周期性的吗？ 交变电流的大小和方向都随时间发生周期性变化，那么我们如何描述这种电流的变化特征呢？ 新课导入 Em - Em 0 e t 按正弦（或余弦）规律变化的交流电叫正弦式交流电 交流电频率 单位Hz 线圈转速 瞬时感应电动势表达式: 周期 单位s BS sin t Part 01 周期和频率 4 周期和频率 周期T——交变电流完成一次周期性变化的时间。 (线圈转动一圈) 频率f ——交变电流在1s内完成周期性变化的次数。 （频率是供电质量的重要指标） T=0.02s 每秒电流方向改变100次 (多选)矩形金属线圈共10匝，绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的感应电动势e随时间t变化的情况如图所示. 下列说法正确的是（ ） A. 此交变电流的频率为 0.2 Hz B. 1 s 内电流方向变化 10 次 C. t ＝0.1 s时，线圈平面与磁场方向平行 D. 1 s 内线圈转 5 圈 BD　 课堂练习 课堂练习 (多选)一单匝矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴线匀速转动时产生正弦式交变电流，其电动势的变化规律如图线a所示，当调整线圈转速后，电动势的变化规律如图线b所示，以下关于这两个正弦式交变电流的说法正确的是（ ） A．从图线可算出穿过线圈磁通量的最大值 B．线圈先后两次转速之比为2∶3 C．在图线a和b中，t＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零 D．图线b电动势的瞬时值表达式为 AD 7 Part 02 峰值和有效值 8 一、峰值 交变电流在一个周期内所能达到的最大数值 通常用Em、Im和Um表示峰值。 峰值： 电动势峰值：Em=NBSω R E i r 欧姆定律也适用于交流电路 一、峰值 交变电流在一个周期内所能达到的最大数值。 峰值： 电容器上的标称电压值（又叫耐压值或击穿电压）是电容器两极间所允许电压的峰值．超过该值就有被击穿的危险。 电容 耐压值（最大值) 峰值 (1)由e＝NBSωsin ωt可知，电动势的峰值Em＝NBSω。 (2)交变电动势的最大值，由线圈匝数N、磁感应强度B、转动角速度ω及线圈面积S决定，与线圈的形状无关，与转轴的位置无关，但转轴必须垂直于磁场，因此如图所示几种情况，若N、B、S、ω相同，则电动势的最大值相同。 (3)电流的峰值可表示为Im＝。 新课导入 电阻的刻度线 直流电流、电压的刻度线 交变电压2.5V的刻度线 为了便于对交流电流进行测量和分析，生产、生活中还采用有效值来描述交变电流 思考与讨论 如图所示电流I 通过一个R=1Ω的电阻。它不是恒定电流。怎样计算通电1 s内电阻R中产生的热量? 如果有一大小、方向都不变的恒定电流通过这个电阻R也能在１s内产生同样热量，这个电流是多大？ 二、有效值 1.定义： 根据电流的热效应来规定，让交变电流和恒定电流分别通过相同阻值的电阻，如果它们在交变电流的一个周期内产生的热量相等，这一恒定电流的数值就是相应交变电流的有效值。 Q交流电 Q直流电 ★注意：定义有效值时要“三同”： 电阻相同，时间相同（一个周期），热量相同。 二、有效值 保险丝的熔断电流是指有效值 无特别说明时提到的交变电流的数值是指有效值 交流用电设备上所标的额定电压和额定电流是指有效值 交流电压表、电流表测量的数值是指有效值 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。若用直流电源、交流电把水烧开均用了10分钟。 电炉烧水 3A i t i t 交流电的热效果和直流电相同 电流有效值也是 3 A 交变电流有效值与峰值存在怎么样的关系？ 二、有效值 2.正弦式交流电的有效值与峰值的关系： 注：上面关系式是针对正弦式交流电的，对其他交流电不适合。 对于其他交变电流，其有效值与峰值间的关系均须根据有效值的定义（电流的热效应）作具体分析。 U = Um   = 0.707Um I = Im   = 0.707Im E = Em   = 0.707Em 课堂练习 【例1】求有效电流和有效电压 i/ A O 1 t/s 2 3 4 ~ R=1Ω 解得： 即： 课堂练习 【例2】如图所示交变电流图象为某一正弦式交变电流更换负值后的 i－t 图象，求该交变电流的有效值. 课堂练习 【例3】一交变电流随时间变化的图像如图所示，则此交变电流的有效值为（ ） B　 二、有效值 3.几种常见交变电流的有效值 电流名称 电流图线 有效值 正弦式交 变电流 I＝ 正