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 C(D) A(B) v v O 如何描述交变电流的变化特征呢? 问题导入: 正弦式交变电流:电压、电流的大小和方向都随着时间做周期性变化。 1. 周期T :交变电流完成一次周期性变化所需的时间。单位:秒(S) 2. 频率 f :交变电流1秒内完成周期性变化的次数 。单位:赫兹(Hz) 3. 关系: 周期T 和 频率f 4. 周期、频率、角速度、转速之间的关系: 峰值(Em、Im、Um) 1.定义:交变电流的电动势、电压、电流所能达到的最大值。 1.定义:让交变电流和恒定电流分别通过相同的电阻,如果在交变电流的一个周期内它们产生的热量相等,这个恒定电流的电流I、电压U,叫作这个交变电流的有效值。 注: 交变电流的有效值是电流热效应的等效(相同电阻、相同时间、产生相同热量,恒定电流即有效值。) 有效值(E、I、U) 几种情况的有效值: ①通常所说的交变电流的电流和电压值。 ②交变电流表和电压表表盘上标示的数值。 ③交变电流用电器上标注的额定电压、额定电流。 ④保险丝的熔断电流、电压等。 2.有效值的两种计算方法 (2)定义法:非正弦式交流电,必须根据有效值的定义求解。 (1)特殊值法:若按正(余)弦规律变化的交流电,可利用正弦式交变电流的有效值与峰值间的关系求解。 3.几种常见交变电流有效值 特别提醒 应用交变电流四值时的注意事项: (1)研究电容器是否被击穿时,应用交变电流的峰值(最大值),因为电容器上标明的电压是电容器长时间工作时所能承受的最大电压。 (2)研究电功、电功率和电热时,只能用有效值。 (3)研究通过导体某横截面的电荷量时,要用平均值。 【例1】 下图是一交变电流随时间变化的图像,此交变电流的有效值是( ) A.A B. 5A C. 3.5A D. 3.5A 答案:B 【例2】下图为一交变电流的图像,则该交变电流的有效值为( ) 答案:B 正弦式交变电流的公式和图像 从中性面开始计时 图象 磁通量 = mcos t=BScos t 电动势 e=Emsin t=NBS sin t 电压 u=Umsin t=sin t 电流 i=Imsin t=sin t 1.(多选题)一线圈在匀强磁场中转动产生的交流电动势为,则( ) A. 当t=0.5 s时,e有最大值 B. 线圈转动的角速度为4 rad/s C. 交流电的周期是0.5s D. 交流电的频率是4 Hz BC 2.某种交变电流随时间变化的图线如图,上下两部分的i-t图像均为正弦函数图像的一部分,其最大值如图,则此交变电流的有效值为( ) A. 2 A B. 2 A C. 3A D. 3A A 3.如图,闭合开关后,的电阻两端的交流电压为,电压表和电流表均为理想交流电表,则( ) A. 该交流电周期为0.02 s B. 电压表的读数为100V C. 电流表的读数为10A D. 电阻的电功率为1kW C 4.(多选题)在同一电热器中分别通入如图的甲、乙两种交变电流,则下列说法正确的是( ) A. 甲的有效值为 B. 乙的有效值为 C. 该电热器在甲、乙两种电流下对应的电功率之比为 D. 该电热器在甲、乙两种电流下对应的电功率之比为 BD 5.如图,标有“220V 40 W”的灯泡和标有“20 F 360V”的电容器并联到交流电源上,Ⓥ为理想交流电压表,交流电源的输出电压如图乙中正弦曲线。闭合开关S,下列判断正确的是( ) A. 电容器会被击穿 B. 灯泡不能正常发光 C. 时刻,交流电压表的示数为 220V D. 时刻,通过灯泡的电流为零 D 6.一正弦式交变电流的i-t 图像如图。下列说法正确的是( ) A. 该交变电流的频率为2Hz B. 在时电流改变方向 C. 该交变电流的有效值为A D. 该交变电流的表达式为 D 7.如图1,交流发电机线圈的匝数N=500,外接电阻R=10 ,电流表内阻、线圈电阻均不计。线圈匀速转动过程中穿过线圈的磁通量 随时间的变化图像如图2,则电流表的示数为( ) A.A B. A C. 2A D. 2A B 8.如图,矩形线圈处在磁感应强度大小为B、方向水平向右的匀强磁场中,线圈通过电刷与定值电阻R及理想电流表相连接,线圈绕中心轴线00'以恒定的角速度 匀速转动,t=0时刻线圈位于与磁场方向平行的位置。已知线圈的匝数为n、面积为S、阻值为r。则下列说法正确的是( ) A. t=0 时刻流过电阻R的电流方向向左 B. 线圈中感应电动势的瞬时值表达式为 C. 线圈转动的过程中,电阻R两端的电压有效值为 D. 从t=0时刻起,线圈转过60 时电阻R两端的电压瞬时值为 C 9.图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图,矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴00'匀速转动,产生的感应电动势e随时间t的变化曲线如图乙,若外接电阻,线圈的电阻,则下列说法正确的是( ) A.时通过线圈的磁通量为零 B. 电压表的示数为30V C. 电阻R上的电功率为1200W D. 该电动势的瞬时值表达式为 B 10.某中学一物理兴趣小组制作了一个简易的风力发电机,如图甲,在有风吹动风叶时,风叶通过连杆带动磁铁转动。假设转速与风速成正比,在某一稳定风速下,线圈中产生的正弦式交变电流如图乙,则( ) A.时穿过线圈的磁通量为零 B. 在0~0.05s时间内,通过线圈导线 某一截面的电荷量为 C C. 风速减半时电流的表达式为 D. 风速减半时线圈中电流的有效值为A D 11.如图甲为一交流电压随时间变化的图像,每个周期内,前二分之一周期电压按正弦规律变化,后二分之一周期电压恒定。若将此交流电连入如图乙的电路,电阻R的阻值为50 ,则( ) A. 理想电压表读数为50V B. 理想电流表读数为0.8A C. 电阻R消耗的电功率为45W D. 电阻R在50s内产生的热量为2025 J D 12.如图,有一粗细相同,由同一金属材料做成的单匝闭合矩形线框abcd,其总电阻R=8 ,线框的ad 边长L1=2 m,在与ad 边相距为L2=1m处有一垂直于cd和ab边的分界线ef,在其右侧分布着磁感应强度大小为B1=2T、方向垂直于线框平面向外的匀强磁场,cb边与ef相距为L3=3 m,已知线框在外力的作用下正由图示位置绕ef轴以角速度开始匀速转动。求: (1)通过线框的电流的最大值; (2)从图示位置开始经过四分之一个周期通过线框某一横截面的电荷量q; (3)若在ef左侧增加一垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B2=1T的匀强磁场(其他条件 均不变),则从图示位置开始经过一个周期外力做的功W(忽略一切摩擦阻力)(结果可以 用“ ”表示)。 (1)15A (2)1.5C (3)65 电流名称 电流图像 有效值 正弦式交 变电流 正弦半 波电流 电流名称 电流图像 有效值 正弦单向 脉动电流 I= 矩形脉 动电流 I= Im 非对称性 交变电流 I= A. I0 B. I0 C. I0 D. I0+I0 $$