3.2 交变电流的描述（课时1）课件-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

该高中物理课件聚焦交变电流的描述，系统梳理周期、频率、最大值、瞬时值、有效值等核心物理量，从家用交流电e-t图象实例切入，衔接电磁感应知识，搭建从概念定义到实际应用的学习支架。 其亮点在于通过有效值推导（例2结合焦耳定律探究）和四值辨析微专题（表格对比适用场景），深化科学思维与科学探究。采用例题解析与分层练习结合的教学方法，小结清晰，助力学生构建知识体系，教师可直接用于课堂提升教学效率。

电感器对交流电的阻碍作用，这是一个带铁芯的电感线圈，这是信号发生器。首先把电感线圈与小灯泡串联后接入直流电路，闭合开关，灯泡点亮。用一根带绝缘皮的导线把线圈两端短路，看到灯泡亮度只有轻微的变化，说明在恒定电流电路中，电感线圈对电流的阻碍作用很小，这是因为线圈的电阻很小。换成交流电源，闭合开关，使灯泡发光。也用绝缘导线把线圈两端短路，看到灯泡亮度明显变亮，说明线圈对交流电存在阻碍作用，这种阻碍作用称为感抗。 第三章 交变电流 第二节 交变电流的描述 高中物理 选必2 09 十二月 2025 1 描述交变电流的物理量 最大值、瞬时值、有效值、平均值 相位、初相位、相位差（拓展） 交流电： 大小、方向、周期性变化的电流； 正弦交变电流： 中性面、线圈经过中性面时： 跟磁场方向垂直的平面； 穿过线圈的磁通量最大、磁通量变化率（E感）为零、电流方向改变； 第二节 交变电流的描述 交流电的周期、频率 描述交流电的物理量 周期T：交变电流变化一周所需时间； 频率f：交变电流一秒内完成周期数； 角频率ω：线圈在磁场中转动的角速度； T、f、ω关系： 第二节 交变电流的描述 交流电的最大值、瞬时值、有效值 交流电的最大值、瞬时值： 最大值： 电流或电压的最大值Em、Im、Um； 瞬时值： t时刻电流、电压值e、i 、u； 例1： 如图所示家用单相交流电e-t图象，由图可知： 周期T= s、频率f= Hz、角速度ω= rad/s、峰值Em= v； 在1s内电流的方向 次； 该交流电表达式 ； 0.02 100π 50 311 100 ● ● 探究1：交流电有效值 例2：如图所示交变电流，在t=1S时间内电阻R（R=1Ω）上产生的热量是多少？若通恒定电流，在相等时间内相同电阻R（R=1Ω）上产生相同热量，电流I多大？ 解： 根据焦耳定律 I直流=I有交流 有效值(E有、I有、U有)： 让交流电和恒定电流通过相同电阻，如果它们在相等时间内，产生热量相等，则恒定电流的值叫该交流电的有效值； 物理意义： 描述交流电做功或热效应的物理量； 正余弦交流电有效值： 正余弦交流电的有效值与最大值的关系： 例3：如图所示为一交流电压随时间变化的图象。每个周期内，前三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定。根据图中数据可得此交流电压的有效值为（　　） A 交流电有效值应用： 用电器铭牌上的标识额定电压、电流、 电路中保险丝的熔断电流均指有效值； 交流电流表、电压表示数指有效值； 交流电功率、电功或电热计算 用有效值计算； 电容器的击穿电压： 电介质不被击穿时加在电容器两极板上的极限电压； 电容器的击穿电压应大于交流电最大值； 例4：（多选）世界各国家使用的交流电标准并不统一。美国家用电器额定电压值为110V，使用交流电源的表达式为V，下列说法正确的是（ ） A、该交流电的有效值为110V B、将该电源接在110Ω的电阻两端，则该电阻消耗的电功率为110W C、该交流电的频率为60Hz，电流方向每秒改变60次 D、用电压表测该电源两端的电压，当t=0.1s时，电压表示数为0V AB 周期T：交变电流变化一周所需时间； 频率f：一秒内完成周期性变化的次数； 最大值(峰值)：Em、Um、Ｉm； 瞬时值：u、i、e； 有效值：交直流电流通过同阻值电阻，在相等时间内产生相等热量相等，则直流电的值就是交流电的有效值； 求交流电的功率、功或电热时用交流电的有效值； 通过某导体截面的电量用平均值； 第二节 交变电流的描述 课时练习 练1：某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系，如图所示，如果其它条件不变，仅使线圈的转速加倍，则交流电动势的最大值和周期分别变为 （ ） A、400V、0.02s B、200V、0.02s C、400V、0.08s D、200V、0.08s B 练2：如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图像如图乙中曲线a、b所示，则（　　） A、两次t=0时刻线圈平面均与中性面垂直 B、曲线a、b对应的线圈转速之比为2∶3 C、曲线a表示的交变电动势频率为25Hz D、曲线b表示的交变电动势有效值为10V C 练3：交流发电机，矩形线圈共50匝、线圈电阻r=1Ω、边长ab=cd=0.4m、bc=ad=0.2m。线圈在B=0.2T的匀强磁场中绕垂直磁场方向的轴OO′以100/π转/秒匀速转动，外接电阻为9Ω，如图所示。求： 1、电压表读数； 2、电阻R上电功率； 3、从图示位置转过900的过程中，通过电阻R的电荷量； 解： 练4：R1、R2为两个完全相同的定值电阻，R1两端的电压随时间周期性变化的规律如图1所示（三角形脉冲交流电压的峰值是有效值的倍），两端的电压随时间按正弦规律变化如图2所示，则两电阻在一个周期T内产生的热量之比Q1、Q2为（ ） B 微专题和知识拓展 微专题1：正余弦交流电有效值证明 如图所示交流电，最大值相等、频率相同。试求该交流电的有效值； 设：两个交流电同时流过电阻R，通电为一个周期T，电阻上产生热量Q， 两个交流电的有效值同为I，通电为一个周期T，电阻上产生热量Q´； 微专题2：正弦交变电流“四值”辨析： 物理意义 电动势 适用情况 瞬时值 交变电流某一时刻的值 计算氖泡闪光时间等 最大值 最大的瞬时值 确定电容器的耐压值 有效值 跟交变电流的热效应等效的恒定电流值 ①计算与电流热效应相关的量 ②交流电表的测量值 ③设备铭牌额定电压、额定电流 平均值 交变电流图象中图线与时间轴所夹面积与时间的比值 计算通过电路截面的电量 微专题2： 正弦交变电流“四值” 例1：如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，边长为L的正方形线 圈abcd共N匝，线圈电阻为r，线圈绕垂直于磁感线的对称轴 OO´匀速转动，角速度为ω，外电路电阻为R，求： 1）转动过程中感应电动势的最大值； 2）由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60°角时的瞬时感应电动势； 3）由图示位置转过60°角的过程中产生的平均感应电动势； 解： 微专题2：交流电电流的四值 如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，边长为L的正方形线 圈abcd共N匝，线圈电阻为r，线圈绕垂直于磁感线的对称轴 OO´匀速转动，角速度为ω，外电路电阻为R，求： 4）交流电压表的示数； 4）线圈转动一周外力所做的功； 6）由图示位置开始计时，1/6周期内通过R的电荷量； 解： 交流电的相位、初相位、相位差 09:22:37 25 交流电的相位、初相位、相位差： 相位：ωt+φ； 初相： t=0时刻的相位φ0； 相位差△φ：任意两个同频率的正弦量相位之差值△φ=φ1-φ2 ； e(i) ωt π 0 2π 3π -π -2π φ0 Φ0 Φ00 φ0 =0 △φ=φ1-φ2 ； $