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

正弦交变电流的描述 （课时1） 1 正弦式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？ 几种交变电流的波形 2 一、周期和频率　 交变电流完成一次周期性变化所需的时间称为周期（period），用T表示，单位是秒（s）。 交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数称为频率（frequency），用 f 表示，单位是赫兹（Hz）。 周期和频率是表征交变电流变化快慢的物理量。 T ， 3 二、峰值和有效值 Em、Im 、Um分别称为电动势、电流和电压的峰值（peak value），分别表示交流电在一个周期内电动势、电流和电压所达到的最大值。 4 图是通过一个 R 为1 Ω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1s内产生同样的热，这个电流是多大？ 某种交变电流的波形 思考问题1 电阻R在1s时间内，0～0.2s、0.8s～1.0s：电流大小为1A；0.2s～0.8s：电流大小为2A。 根据Q=I2Rt，产生的热量： Q=12×1×0.4+22×1×0.6=2.8J 令：RT，得：I0=1.67A 5 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（effective value）。 正弦式交变电流的有效值I、U与峰值 Im、Um之间有如下关系： R 二、峰值和有效值 6 ia t O T ib t Im Im 从t=0时刻开始分别让交变电流ia、ib通过阻值相同的电阻R，在一周期内T内，它们产生的热量相同，皆为Q。显然这组交变电流的电流有效值相同，设为I。则，这两组交变电流在一个周期内产生的总热量为。 在同一时刻t： 电功率： 在同一时刻t，两电阻的电功率之和为P， ，为一定值。 在一个周期内，通过两个电阻R产生的总热量为 综上： ，得到： 问题3.从理论上证明正弦式交流电的有效值与峰值之间的关系为： ， ？ R ia ib R T 7 一个电容器，当它的两个极板间的电压超过10 V时，其间的电介质就可能被破坏而不再绝缘，这个现象叫作电介质的击穿，这个击穿电压叫作这个电容器的耐压值。能否把这个电容器接在正弦式交流电压是9V的电路两端？为什么？ 思考问题2 电压9V正弦交流电压的峰值为V≈12.7>10V，则电容器会击穿，故不能把这个电容器接在正弦式交流电压是9V的电路两端。 8 阻值相等的甲、乙两电阻分别接到图（a）和（b）所示的方波交变电压、正弦式交变电压电路中，两种电压的周期和峰值都相等。求两电阻的电功率之比。 思考问题3 图（a）为方波交变电压，由有效值定义可知： = ，即有效值Ua= 图（b）为正弦式交变电压，有效值 =2：1 9 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? 思考问题4 根据有效值的定义可得： 解得I=5A，该电流表得示数为5A。 10 家用电子调光灯的调光原理是用电子线路将输入的正弦式交流电压的波形截去一部分来实现的， 由截去部分的多少来调节电压，从而调节灯光的亮度。某电子调光灯经调整后的电压波形如图所示，若用交流电压表测灯泡两端的电压，其示数是多少？ 思考问题5 由图可知：Um=220V，该电压0～ 时间内为正弦波形， ～T时间内电压为零. 根据有效值的定义：， 解得U效=110V. 因为交流电压表的示数为有效值，则其示数为110V. 11 物理量 表达式 适用情况及说明 瞬时值 e＝Emsinωt，u＝Umsinωt，i＝Imsinωt 计算某时刻电动势、电压、电流的瞬时值 峰值 Em＝nBSω，Im＝ 讨论电容器的击穿电压 有效值 对正(余)弦交流电有： (1)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等) (2)电气设备“铭牌”上所标的一般是有效值 (3)保险丝的熔断电流为有效值 (4)电表的读数为有效值 平均值 BL 计算通过电路某截面的电荷量 课堂小结——正弦交变电流的描述 12 正弦交变电流的描述 （课时2） 13 1.小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO′，线圈绕OO′匀速转动，如图所示。矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，