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

第三章 交变电流 第2节 交变电流的描述 情境引入 思考：正弦式交变电流的大小和方向都随时间发生周期性变化， 我们如何描述正弦式交流电的变化特征呢？ i t O 思考：仔细观察下图中的交变电流变化规律，他们有什么异同？ e O 2 4 6 t/s 8 e O 2 4 6 t/s 8 交变电流的变化快慢情况不一样。 3 周期和频率 线圈转动一周： 电压、电流都发生一次周期性变化。 1. 周期( T )： 交变电流完成一次周期性变化所需的时间。 秒(s) 2. 频率( f ) ： 交变电流一秒内完成周期性变化的次数。 ω = 2πf E = Emsinωt i = Imsinωt u = Umsinωt 单位： 赫兹(Hz) 单位： 4 周期和频率 ω = 2πf 例1. 一交变电流的电压随时间的变化图像如图所示，这个交变电流的周期是多少？频率是多少？ T = 0.02s； 角速度是多少？ ω = 2πf = 2π×50 = 100π rad/s 瞬时电压的表达式： u = Umsinωt = Umsin100πt 1. 周期( T )： 交变电流完成一次周期性变化所需的时间。 秒(s) 2. 频率( f ) ： 交变电流一秒内完成周期性变化的次数。 单位： 赫兹(Hz) 单位： 峰值和有效值 1. 峰值： 交变电流的电动势、电流、电压的最大值，通常用Em、Im、Um表示。 E = Emsinωt i = Imsinωt u = Umsinωt = NBSωsinωt sinωt sinωt 电容器 耐压值 ＞交流电压的峰值 例2. 如图是通过一个R=1Ω的电阻的电流i随时间t变化的曲线。 （1）怎样计算通过1s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1s内产生同样的热量，这个电流是多大？ （1）在0~0.2s内电路中产生的热量为 在0.2~0.5s内电路中产生的热量为 故1s内产生的总热量： Q交 = 2(Q1+Q2) = 2.8J （2）Q直 = Q交 Q1 = I12Rt1 = 0.2J Q2 = I22Rt2 = 1.2J = I直2Rt 故I直= 1.67A 等 效 峰值和有效值 1. 峰值： 交变电流的电动势、电流、电压的最大值，通常用Em、Im、Um表示。 2. 有效值： 让交流和恒定电流分别通过大小相同电阻，如果在相同时间(一个周期内) 它们产生的热量相等，而这个恒定电流I、电压U即为这个交流的有效值。 “有效”指的是电流热`效应的等效。 例3. 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，电流的有效值为？ I = 5A 峰值和有效值 1. 峰值： 交变电流的电动势、电流、电压的最大值，通常用Em、Im、Um表示。 2. 有效值： 让交流和恒定电流分别通过大小相同电阻，如果在相同时间(一个周期内) 它们产生的热量相等，而这个恒定电流I、电压U即为这个交流的有效值。 “有效”指的是电流热效应的等效。 峰值和有效值 1. 峰值： 交变电流的电动势、电流、电压的最大值，通常用Em、Im、Um表示。 2. 有效值： 让交流和恒定电流分别通过大小相同电阻，如果在相同时间(一个周期内) 它们产生的热量相等，而这个恒定电流I、电压U即为这个交流的有效值。 e、i、u t O Em、im、um -Em、-im、-um T t O T Em、im、um -Em、-im、-um e、i、u 理论计算表明，正弦式交流电的峰值与有效值有以下关系： “有效”指的是电流热效应的等效。 峰值和有效值 1. 峰值： 交变电流的电动势、电流、电压的最大值，通常用Em、Im、Um表示。 2. 有效值： 让交流和恒定电流分别通过大小相同电阻，如果在相同时间(一个周期内) 它们产生的热量相等，而这个恒定电流I、电压U即为这个交流的有效值。 ★正弦式交流电的峰值与有效值有以下关系： 例4. 如图所示为一交变电流的i­-t图象，则此交变电流的有效值为(　　) A. 5A　　B. 5 A C. 10 A D. A D 3. 正弦式交变电流的公式： 瞬时电压：u = Umsinωt = Usint 峰值和有效值 1. 峰值： 交变电流的电动势、电流、电压的最大值，通常用Em、Im、Um表示。 2. 有效值： 让交流和恒定电流分别通过大小相同电阻，如果在相同时间(一个周期内) 它们产生的热量相等，而这个恒定电流I、电压U即为这个交流的有效值。 ★正弦式交流电的峰值与有效值有以下关系： 1. 交流用电器的额定电压和额定电流、保险丝的熔断电流均指的是有效值。 2. 交流电流表和交流电压表的读数是有效值，对于交流电若无特殊说明的均指有效值。 3. 在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。 交变电流平均值 思考1：如何计算交流电压的平均值？ 法拉第电磁感应定律： 思考2：如何计算交流电流的平均值？ 闭合电路欧姆定律： 思考3：如何计算一段时间内通过线圈横截面的电荷量？ 电流的定义式： 1. 平均值： 交变电流图象中图线与时间轴所围的面积与时间的比值。 2. 公式 思考4：一个周期内电压和电流的平均值是多少？流过线圈横截面的电荷量是多少？ 12 名称 物理含义 公式关系 适用情况 瞬时值 最大值 有效值 平均值 某一时刻的值。 e＝Emsinωt 分析某一时刻的情况。 最大的瞬时值。 Em＝NBSω i＝Imsinωt 相同时间内与交变电流产生的热效应相同的恒定电流或电压。 交变电流图像中图线与时间轴所围“面积”与时间的比值。 ①计算与电流热效应相关的量 (如功率、热量)。 计算通过电路横截面的电量： 确定用电器的耐压值 (如电容器)。 ②交流电表的测量值。 ③电气设备标注的额定电压、 额定电流。 ④保险丝的熔断电流。 正弦式交流 电阻、电感器和电容器对交变电流的作用 电阻对直流和交流有相同阻碍作用。 电感器通直流，阻交流； 通低频，阻高频。 XL = 2πfL 电容器隔直流，阻交流； 通高频，阻低频。 电阻： 电感器： 电容器： 同学们，下课！ Lavf56.15.102 Lavf56.15.102 Lavf56.15.102 $