2. 正弦交变电流的描述（教学课件）物理教科版选择性必修第二册

@HY 第二节 正弦交变电流的描述 教科版（2019）高中物理选择性必修第二册 第三章 交流电 1、交变电流： 2、交变电流产生的特点： 线圈位于中性面时，通过线圈的磁通量最大，磁通量变化率为零，此时无感应电流 线圈位于与中性面垂直的平面时，通过线圈的磁通量为零，磁通量变化率最大，感应电流最大 线圈每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次，线圈每转动一圈要经过两次中性面，感应电流的方向改变两次。 3、交变电流公式（线圈从中性面开始转动）： 感应电动势随时间变化的规律 感应电动势的峰值 大小和方向随时间做周期性变化的电流 e=Emsin ωt Em=NBS ω 复习回顾 峰值 有效值 周期和频率 线圈转动一周，电动势、路端电压和电流均按正弦规律完成一个周期的变化。我们将交变电流完成一次周期性变化的时间称为交变电流的周期，用符号T表示，单位是秒。 e o T/4 2T/4 3T/4 T π/2 π 3π/2 2π ωt t 复习回顾 峰值 有效值 周期和频率 （1）周期： 交变电流完成一次周期性变化所需的时间 （4）角速度：一秒内线圈在匀强磁场中转动的角度(弧度) （2）频率： 交变电流一秒内完成周期性变化的次数 （3）关系： 复习回顾 峰值 有效值 周期和频率 复习回顾 峰值 有效值 周期和频率 例题1：如图所示是我国家庭电路中的交变电流 u-t 图，分析下列问题： (1)交流电流完成一次周期性变化（线圈转动一圈）所用多少时间？ (2)交流电流在1s内完成多少次周期性变化？ (3)由前2问，可知周期和频率有什么关系？ (4)在1s内电流方向变化多少次？ 0.02 s 周期 T 频率 f u / V O 1 2 t/ 10-2 s 3 在一个周期内，交变电流的方向变化2次 1、峰值：交变电流的峰值是指在一个周期内所能达到的最大数值。 2、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或相等，而这个恒定电流的电流与电压分别为 、 ，我们就把 、 ，叫作这一交变电流的有效值。 复习回顾 峰值 有效值 周期和频率 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 复习回顾 峰值 有效值 周期和频率 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 复习回顾 峰值 有效值 周期和频率 理解： （1）“三同”，即相同的时间、相同的阻值、相同的热量。 （2）用电器上的铭牌标识的电压、电流为有效值。 （3）在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。 （4）交流电流表和交流电压表的读数是有效值。 （5）保险丝的熔断电流为有效值。 复习回顾 峰值 有效值 周期和频率 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。 精确的实验和理论推导表明，正弦式电流的电动势、电流和电压的有效值和峰值之间的关系如下： 复习回顾 峰值 有效值 周期和频率 解析： 【例1】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? 电流表的示数是有效值。 Q直=I2Rt Q交=（I12Rt1+I22Rt2）从图中把数据代入，则有 所以50R=I2Rt，解得I=5A 根据有效值的定义：有Q直=Q交 复习回顾 峰值 有效值 周期和频率 复习回顾 峰值 有效值 周期和频率 【例2】如图是220V交流发电机的原理图。一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO'以角速度ω逆时针匀速转动。若以线圈平面与磁场夹角θ= 45°时［图(b)］为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正，得到的电流随“角度”变化的图像如图（c）所示（注意：图中横坐标不是时间t，而是ωt）。 （1）将一个小电容接入220V正弦交流电路中， 它的耐压值必须多大？ （2）写出图（c）所示的电流i的表达式。 1.如图是某种正弦交变电压的波形图，由图可确定该电压的(　　) A.周期是0.01 s B.最大值是220 V C.有效值是220 V D.表达式为u＝220sin (100πt) V 2.一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，周期为T。从中性面开始计时，当t ＝ 时，线圈中感应电动势的瞬时值为2 V，则此交变电流的有效值为(　　) A． B．　 C． D． C A 课堂练习 3.电阻R1、R2与交流电源按照如图甲所示方式连接，R1＝10Ω，R2＝20Ω。合上开关S后，通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示，则(　　) A.通过R1的电流有效值是1.2 A B. R1两端的电压有效值是6 V C.通过R2的电流最大值是A D. R2两端的电压最大值是V B 课堂练习 4.有两个完全相同的电热器，分别通以如图甲和乙所示的峰值相等的方波交变电流和正弦交变电流，则这两个电热器的电功率之比是( ) A. 1∶1 B. 1∶2 C. 2∶1 D. 1∶3 C 课堂练习 5、如图是某一交变电流的i-t图像，请根据该图计算出这一交变电流的有效值。 课堂练习 $$