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

3.2、交变电流的描述 2025.1.16乙卷 ？问题 正弦式交变电流的电压和电流随时间变化的规律是正弦函数规律，与我们学过的简谐运动有类似之处，那么该如何描述这种电流的变化特征呢？ 类比学习 周期和频率 周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间，通常用 T 表示，单位是秒。 频率：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。 或 我国交流电的频率为50Hz，1s内电流的方向改变多少次？ 100次 峰值和有效值 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。 “有效”指的是电流的热效应相等 用电表测量的交变电流的电压、电流，以及用电器的额定电压、额定电流，还有保险丝的熔断电流，都指其有效值。 1、适用条件：正弦式交变电流 2、证明：“双电阻法”、（或图像法） 两个电阻在一个周期内产生的热量相同 拓展： 几种非正弦式交变电流的有效值 2、正弦式半波电流 1、正弦式单向脉动电流 3、矩形脉动电流 4、非对称性交变电流 方法总结 对于非正(余)弦式交变电流：必须根据有效值的定义进行计算。 第①步：计算交变电流在一个周期内产生的热量Q； 第②步：列出相应的方程： 第③步：代入数值，求解有效值。 注意    根据定义求解有效值时要注意“三同”，即电阻相同、时间相同、产生的热量相同。 例1、如图为一交变电流的图像，则该交变电流的有效值为（ ） √ 正弦式交变电流的图像 从交变电流图像中可得以下信息 1．交变电流的最大值Im、Em、Um、周期T。 2．因线圈在中性面时感应电动势、感应电流均为零，磁通量最大，所以可确定线圈位于中性面的时刻及线圈平行于磁感线的时刻。 3．判断线圈中磁通量的变化情况。 4．分析判断e、i、u随时间的变化规律。 5．根据峰值求有效值等。 例2、(2021•北京高考)一正弦式交变电流的i -t图像如图所示，下列说法正确的是（ ） A．在t＝0.4 s时电流改变方向 B．该交变电流的周期为0.5 s C．该交变电流的表达式为i＝2 cos (5πt) A D．该交变电流的有效值为 A √ 拓展 电感器、电容器对交变电流的作用 感抗： ①物理意义：表示电感器对交变电流阻碍作用的大小。 ②影响感抗大小的因素：线圈的自感系数、交流的频率。线圈的自感系数越大、交流的频率越高，线圈的感抗越大。 通直流、阻交流 容抗： ①物理意义：表示电容器对交变电流阻碍作用的大小。 ②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，容抗越小。 隔直流、通交流 例3、以下关于电阻、电感器、电容器对电流作用的说法正确的是（ ） A．电阻对直流电和交流电都有阻碍作用 B．电感器对交流电没有阻碍作用 C．电容器对直流电没有阻碍作用 D．电容器两极板间呈断路状态，因此串联着电容器的电路不能通过交变电流 √ 当堂巩固 1、(2024·广东高考)将阻值为50 Ω的电阻接在正弦式交流电源上，电阻两端电压随时间的变化规律如图所示。下列说法正确的是(　 ) A．该交流电的频率为100 Hz B．通过电阻电流的峰值为0.2 A C．电阻在1秒内消耗的电能为1 J D．电阻两端电压表达式为u＝10sin(100πt)V √ 2、利用半导体二极管的单向导电性可以对交变电流进行整流，即将交变电流变为直流，一种简单的整流电路如图甲所示，ab为交变电流信号输入端，D为半导体二极管，R为定值电阻。信号输入后，电阻R两端输出的电压信号如图乙所示，则关于该输出信号，下列说法正确的是(　 ) A．频率为100 Hz B．电压有效值为50 V C．若将一个标有“90 V　30 μF”的电容器并联在电阻R两端，电容器可以正常工作 D．若电阻R＝10 Ω，则1 min内R产生的热量为1.5×104 J √ 3、(2024湖北)在如图所示电路中接入正弦交流电，灯泡L1的电阻是灯泡L2的2倍。假设两个二极管正向电阻为0、反向电阻无穷大。闭合开关S，灯泡L1、L2的电功率之比P1∶P2为　 (　　) A.2∶1 B.1∶1 C.1∶2 D.1∶4 √ 4、图为某种发电机的原理图。边长为L的n匝正方形线圈，在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场的中心轴做匀速转动，角速度为ω，其中P、Q为固定的半圆环，分别始终与转动中的左侧、右侧线圈保持良好接触，线圈电阻不计，外接电阻R和电容器C，下列说法正确的是（ ） A．从图示位置开始计时，R中流过的是正弦式交流电 B．电容器的耐压值可以为 C．从图示位置转过90°流过R中的电荷量为 D．一个周期内R上产生的热量为 √ 交变电流“四值”的适用情况 1．求电荷量时要用平均值。 2．交流电表的读数是有效值。 3．计算热量、功率、电功以及确定保险丝的熔断电流时，应用有效值。 4．判断电容器是否能被击穿，应用峰值。 5．计算线圈在某时刻的受力情况等问题，应用瞬时值。　　 方法技巧 谢谢！ A．I0 　B．I0 C．I0 D．I0＋I0 $$