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 人教版高中物理选择性必修二 第三章 交变电流 情境引入 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？ i t O 任务一 理解周期、频率和峰值 问题1 仔细观察下图中的交变电流e1和e2的变化规律，他们有什么异同？ e1 O 2 4 6 t/s 8 e2 O 2 4 6 t/s 8 我们可以利用周期和频率描述交变电流变化的快慢情况： 1.周期T： 交变电流完成一次周期性变化所需的时间，叫做交变流电的周期，单位s 2.频率f： 1s内完成周期性变化的次数，叫频率，单位Hz 周期和频率间有什么关系，它们和交流电发电机转子转动的角速ɷ度间又有什么关系？ 除此之外，交变电流还有哪些特性？ 3.最大值（峰值）：交变电流的峰值是交变电流在一个周期内所能达到的最大数值， 可以用来表示交流电的电流或电压变化幅度。 e=Emsinωt i=Imsinωt u=Umsinωt Em ＝NωBS 峰值 Um ＝ Im R外 电容器所标的电压是电容器所能加的最大电压，即该电容器所加电压的峰值要小于100V 任务二 认识有效值 问题2 如果让交变电流e1和e2的对两个相同的灯泡供电，哪一个灯泡会更亮？ e1 O 2 4 6 t/s 8 e2 O 2 4 6 t/s 8 R R ~ 问题3 我们用什么量来表示交流电的平均效果呢？ 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1 s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1 s内产 生同样的热，这个电流是多大？ 4、有效值：让交流电和直流电分别通过大小相同的电阻，如果它们在交流电的一个周期内产生的热量相等，而这个恒定电流的电流与电压分别为I、U ，我们把 I、U叫作这一交变电流的有效值。 正弦式交变电流的峰值和有效值的关系为 R R ~ 问题4 你能否推导出上述结论？ 实际生活中的有效值 用电器铭牌上标的电压是有效值还是峰值 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 保险丝的熔断电流是指有效值 项目 物理含义 重要关系 适用情况 瞬时值 交变电流某一时刻的值 计算线圈某一时刻的受力（安培力）情况 最大值 最大的瞬时值 确定电容器的耐压值或击穿电压 有效值 跟交变电流的热效应等效的 恒定电流值、电压值 正弦式交变电流 (1)电流热效应相关量(如功、功率、热量) (2)交流电表（电压表、电流表）的测量值 (3)电气设备铭牌标注额定电压、额定电流 (4)保险丝的熔断电流 平均值 交变电流图象中图线与时间轴所围面积与时间比值 (1)某段时间内产生的平均感应电动势 (2)某段时间内产生感应电流的平均值 (3)某段时间内通过横截面的电荷量 交变电流四值比较 【例1】（多选）正弦交流电压的峰值为10V,周期为0.2S,将此电压接在10欧的电阻上,在0.05s内电阻上产生的热量( ) A.可能为零 B.一定为0 .25J C.可能大于0.25J D.可能小于0.25J BCD 【例2】如图所示，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系．若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，则经过1 min的时间，两电阻消耗的电功之比W甲∶W乙为 (　　) A．1∶ B．1∶2 C．1∶3 D．1∶6 D 【例3】(多选)如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T，转轴O1O2垂直于磁场方向，线圈电阻为2 Ω.从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60°时的感应电流为1 A．那么（ ） A．线圈消耗的电功率为4 W B．线圈中感应电流的 有效值为2 A C．任意时刻线圈中的感应电动势为 D．任意时刻穿过线圈的磁通量为 AC 【例4】如图甲所示，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(如图乙)为计时起点，并规定当电流自a流向b时，电流方向为正．则下列四幅图中正确的是 (　 　) D 课堂小结 （一）电感器对交变电流的作用 1.实验装置 2.实验现象 ①接通直流，灯泡亮度几乎相同。 ②接通交流，串联有线圈的支路灯泡较暗。 ③匝数越多，灯泡越暗。 ④频率越高，灯泡越暗。 线圈与交变电流之间的电磁感应作用所引起的阻碍作用，这叫感抗。 线圈的自感越大，线圈的感抗就越大。 交流的频率越高，线圈的感抗就越大。 任务三 了解电感器和电容器对交变电流的作用 5μF 20μF 23μF 1.实验装置 2.实验现象 ①接通直流，串联有电容的支路灯泡不亮。 ②接通交流，串联有电容的支路中，灯泡较暗。 ③电容越小，灯泡越暗。 ④频率越高，灯泡越亮。 电容器对交流有阻碍作用。电容器对交流阻碍作用的大小叫容抗。 电容越大，容抗越小。 交流的频率越高，容抗越小。 （二）电容器对交变电流的作用 Lavf58.29.100 Lavf58.29.100 $$