3.2交变电流的描述 课件-2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

人教版 高中物理必修三 交变电流的描述 3.2 1 正弦式交变电流的规律 开 始 名 称 公 式 图 象 中性面 瞬时电动势 瞬时电流 瞬时电压 i =Imsinωt e =Emsinωt u=Umsinωt e Em -Em t 0 i Im -Im t 0 u Um -Um t 0 （其中 ） B v A(B) D(C) t=0 θ v 温故知新 新课导入 某交变电流随时间周期性变化如图所示 如何进一步描述，才能更好地反映其本质呢？ Um u/V t/s 0 0.04 0.02 -Um 01 周期和频率 周期和频率 1．周期：交变电流完成一次________变化所需的时间叫周期，用__表示，单位是___，符号__； 2．频率：交变电流在1s内完成周期性变化的_____，叫频率，用___表示，单位是______，符号____。 周期性 秒 次数 赫兹 Hz T f 【注意】 s Um u/V t/s 0 0.04 0.02 -Um u=Umsinωt 周期和频率 我国工业和家庭电路中的交变电流的 周期 频率 角速度 u / V O 0.01 0.02 t/s 工业 家庭 电流方向变化 在一个周期内，交变电流的方向变化2次 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？ 02 峰值和有效值 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。例如，把电容器接在交流电路中，就需要知道电压的峰值。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。 峰值和有效值 峰值 峰值：交变电流在一个周期内所能达到的最大数值，叫做交变电流的峰值。 通常用Em、Im和Um表示峰值。 电动势峰值：Em=NBSω 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。 额定电压: 电容器长期工作时所能承受的电压 电容 耐压值（最大值) 瞬时值 瞬时值：它是反映不同时刻交流电的大小和方向 若从中性面开始计时，正弦交流瞬时值表达式为： 峰值和有效值 如图所示是通过一个R=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电阻R中产生的热量？ t/s 1 2 -1 -2 0.5 1 i/A 通如图所示电流，在1s内产生的热量为 峰值和有效值 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内产生相同的热量，这个电流是多大？ 通恒定电流，在1s内产生的热量为 求得恒定电流的大小为 则电流I即为图中所示电流的有效值 有效值 定义：让交流电和恒定电流通过阻值相同的电阻，如果它们在相同时间（一个周期）内，产生热量相等，则把这个恒定电流的电流I、电压U，叫作该交流电的有效值 。 意义：描述交变电流做功或热效应的物理量。 如：某交流电有效电压为220V，表示该交流电在一个周期内产生的热量相当于220V稳恒电压在同一周期内产生的热量 ★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。 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 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．若直流电源用10分钟把水烧开，而第二次用交流电时也用10分钟把水烧开 电炉烧水 有效值 交流电的热效果和直流电相同 我的电流是恒定的3A 我10分钟把水烧开 我10分钟也把水烧开！ 我的电流是变化的 我的电流有效值也是3A 正弦式交变电流的有效值与最大值的关系： U = Um   = 0.707Um I = Im   = 0.707Im E = Em   = 0.707Em e、u、i O T t Em、um、im -Em、-um、-im T/2 O T/2 T t e、u、i Em、um、im -Em、-um、-im 注意： （1）任何电流都有有效值，但上述关系只限于正弦式交变电流． （2）对非正弦式交变电流有效值只能通过电流的热效应计算 几种常见交变电流的有效值 小试牛刀 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. 平均值 平均电动势： 平均电流： 电荷量： 计算电荷量用平均值 1. 平均值 适于计算通过导体的电荷量 2. 最大值(峰值) 适于处理电容器击穿、二极管耐压等问题 3. 有效值 适于处理功、热、保险丝熔断等问题 4. 瞬时值 能得到最大值、ω、T、f 等量 交流的“四值”的应用 1.正弦式交变电流的公式和图像可以详细描述交变电流的情况.若线圈通过中性面时开始计时，交变电流的图像是 曲线. 2.若已知电压、电流最大值分别是Um、Im，周期为T，则正弦式交变电 流电压、电流表达式分别为u＝___________，i＝__________. 正弦 T T/2 Um -Um t/s u 正弦式交变电流的公式和图像 电感器对交变电流的作用 线圈接入交流电路时，除了自身电阻的阻碍作用，还有由于线圈与交变电流之间的电磁作用引起的阻碍作用，叫感抗。 拓展学习 影响感抗大小的因素 线圈的自感越大，交流的频率越高，线圈的感抗就越大。 拓展学习 电容器对交变电流的作用 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的充放电，电流中就有了充放电电流，表现为交流“通过”了电容器. 拓展学习 影响容抗大小的因素 电容器的电容越大，交流电的频率越高，电容器对交流的阻碍作用就越小，即容抗越小。 拓展学习 人教版 高中物理必修三 感谢观看 3.2 28 交变电流名称 交变电流图象 有效值 正弦式交变电流 U＝eq \f(1,\r(2))Um 正弦半波交变电流 U＝eq \f(1,2)Um Umsin t Imsin t $$