【物理】描述交變電流的物理量課件(人教選修)精講

1、第二章第二章 交變電流交變電流第二節(jié)第二節(jié) 描述交變電流的物理量描述交變電流的物理量復習回顧復習回顧( (一一) )交變電流：交變電流： 大小和方向隨時間作周期性變化的電流叫大小和方向隨時間作周期性變化的電流叫交變交變電流電流; ;簡稱簡稱交流電交流電。 其中按其中按正弦規(guī)律正弦規(guī)律變化的交流電叫變化的交流電叫正弦式交流電正弦式交流電。 （二）正弦式交流電的產(chǎn)生及變化規(guī)律（二）正弦式交流電的產(chǎn)生及變化規(guī)律 a.a.勻強磁場勻強磁場, , b. b.繞垂直于磁場方向的軸繞垂直于磁場方向的軸, , c.c.勻速轉(zhuǎn)動勻速轉(zhuǎn)動. . 跟磁感線垂直的平面叫做跟磁感線垂直的平面叫做中性面中性面。 1 1、

2、產(chǎn)生條件：、產(chǎn)生條件：2 2、中性面：、中性面： a.a.磁通量最大磁通量最大， b.b.磁通量變化率為零磁通量變化率為零， c.c.無感應電動勢無感應電動勢。復習回顧復習回顧3 3、正弦交流電的變化規(guī)律：、正弦交流電的變化規(guī)律：（1）公式法：從中性面開始計時公式法：從中性面開始計時 瞬時電動勢瞬時電動勢 e=Emsint Em=NBS 瞬時電流瞬時電流 i=Imsint 瞬時電壓瞬時電壓 u=Umsint （2）圖象法：如圖所示圖象法：如圖所示測一測：測一測：（1） 什么叫交變電流的周期？什么叫交變電流的周期？（2）什么叫交變電流的頻率？）什么叫交變電流的頻率？（3）它們之間的關(guān)系是什么？）

3、它們之間的關(guān)系是什么？（4）你知道我國使用的交變電流的周期）你知道我國使用的交變電流的周期和頻率各是多大嗎？和頻率各是多大嗎？（1 1）周期：）周期： 交變電流完成一次周期性變化所需的時間交變電流完成一次周期性變化所需的時間（4 4）角速度：一秒內(nèi)線圈在勻強磁場中轉(zhuǎn)動的角速度：一秒內(nèi)線圈在勻強磁場中轉(zhuǎn)動的角度。（弧度）角度。（弧度） （2 2）頻率：）頻率： 交變電流交變電流一秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)一秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)（3 3）關(guān)系：）關(guān)系：Tf1fT22一、周期和頻率一、周期和頻率 我國生產(chǎn)和生活所用交流電的周期我國生產(chǎn)和生活所用交流電的周期 T T=_s s，頻率，頻率f= f=

4、_HzHz，角速度，角速度=_=_ _rad/s_rad/s，在，在1s1s內(nèi)電流的方向內(nèi)電流的方向變化變化_次。次。0.0250100100生活常識：生活常識：二、峰值和有效值二、峰值和有效值（1）電容器上的標稱電壓值（耐壓值）電容器上的標稱電壓值（耐壓值）是電容器兩極間所允許電壓的最大值1、峰值峰值（最大值）：（最大值）：交變電流在一個周期內(nèi)所能達到的最大數(shù)值最大數(shù)值Em Um ImNBSEm（2）線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速旋轉(zhuǎn)時，電動勢的最大值：交流與探討：交流與探討：問題問題1 1：如圖所示電流：如圖所示電流I=2AI=2A通過一個通過一個R=2R=2的電阻。的電阻。它是恒定

5、電流。怎樣計算通電它是恒定電流。怎樣計算通電1 S1 S內(nèi)電阻內(nèi)電阻R R中產(chǎn)生中產(chǎn)生的熱量的熱量? ?01232i/At/S4JJRtIQ812222解：根據(jù)焦耳定律得：交流與探討：交流與探討：問題問題2 2：如圖所示電流：如圖所示電流I I通過一個通過一個R=1R=1的電阻。它不的電阻。它不是恒定電流。是恒定電流。1. 1. 怎樣計算通電怎樣計算通電1 S1 S內(nèi)電阻內(nèi)電阻R R中產(chǎn)生的熱量中產(chǎn)生的熱量? ?2. 2. 如果有一個大小、方向都不變的恒定電流通過這個如果有一個大小、方向都不變的恒定電流通過這個電阻電阻R R也能在也能在S S內(nèi)產(chǎn)生同樣的熱量，這個電流是多大？內(nèi)產(chǎn)生同樣的熱量，

6、這個電流是多大？-212i/At/s-100.51交流與探討：交流與探討：JJRtIQ8 . 22) 3 . 0122 . 011 (222解：根據(jù)焦耳定律得：AARtQIRtIQ67. 1118 . 22（1 1）定義：）定義：讓交流電和恒定電流通過同樣同樣的電阻，如果它們在相同相同時間內(nèi)，產(chǎn)生熱量相等相等，把恒定電流的值叫交流電的有效值 。（抓三同抓三同 ）（3 3）正弦交流電正弦交流電的有效值與最大值的關(guān)系：的有效值與最大值的關(guān)系：2mUU2mII 2 2、有效值、有效值（2）物理意義：物理意義：描述交流電做功做功或熱效應熱效應的物理量重點說明：重點說明：A A、任何電流都有有效值，但上

7、述關(guān)系只限于、任何電流都有有效值，但上述關(guān)系只限于正弦交變電流正弦交變電流，對其他形式的交變電流并不，對其他形式的交變電流并不適用需按適用需按定義定義計算。計算。B B、交流用電器的、交流用電器的額定電壓額定電壓和和額定電流額定電流指的是指的是有效值；有效值；C C、交流電流表和交流電壓表交流電流表和交流電壓表的讀數(shù)是有效值，的讀數(shù)是有效值， 對于交流電若沒有特殊說明的均指有效值。對于交流電若沒有特殊說明的均指有效值。D D、在求交流電的在求交流電的功、功率或電熱功、功率或電熱時必須用交時必須用交流電的有效值。流電的有效值。 2 2、有效值、有效值 典題探究：典題探究：【例【例1】交變電流電壓

8、表達式為交變電流電壓表達式為u u=20sin314tV20sin314tV，求這，求這個交變電壓的最大值個交變電壓的最大值U U 、有效值、有效值U U、周期、周期T T、頻率、頻率f f。畫。畫出交變電流的出交變電流的u-tu-t圖像。圖像。 m解：Um=20VVUUm2102202sT02. 02HzTf501200-200.010.02u/Vt/s 典題探究：典題探究： 【例【例2】 如圖所示為某正弦交流電流的圖像，求如圖所示為某正弦交流電流的圖像，求其峰值、周期和角速度，并寫出該電流的瞬時其峰值、周期和角速度，并寫出該電流的瞬時值表達式。值表達式。 典題探究：典題探究： 解析：解析：

9、從圖中可看出: 交變電流的周期T0.02s, 交變電流的角速度2T314rad/s 在t0.0025sT8時，電流為14.14A， 而tT8時線圈從中性面轉(zhuǎn)過的角度為45 由電流表達式iImsint得：14.14Imsin45Im14.14sin4520A而2T314rad/s.故此電流的瞬時表達式為故此電流的瞬時表達式為i20sin314t(A) 典題探究：典題探究： 解析：解析：交流電的有效值等于熱效應與此交流電等效交流電的有效值等于熱效應與此交流電等效的恒定電流的值，為分析方便，可選交流電的一個周的恒定電流的值，為分析方便，可選交流電的一個周期進行研究。設(shè)此交變電流的有效值為期進行研究。

10、設(shè)此交變電流的有效值為I，根據(jù)交流有，根據(jù)交流有效值的定義，有：效值的定義，有：222121122I RTI RTI RT22121()2III221(4 2)(3 2)52A所以：所以： 課堂小結(jié)：課堂小結(jié)： 交變電流的交變電流的周期和頻率周期和頻率 1.周期周期T（s） 2.頻率頻率f（HZ）3.相互關(guān)系：相互關(guān)系： 交變電流的交變電流的峰值和有效值峰值和有效值 1.峰值（峰值（EmUmIm） 2.有效值（有效值（E U I ） 3.相互關(guān)系：相互關(guān)系：Tf12mUU2mII 【例【例3】如圖表示一交流電的電流隨時間變】如圖表示一交流電的電流隨時間變 化的圖像，此交變電流的有效值是多大？化

11、的圖像，此交變電流的有效值是多大？4 23 2 典題探究：典題探究： 反饋練習：反饋練習：1.某交流發(fā)電機產(chǎn)生的感應電動勢與時間的關(guān)系，如圖所示，如果其某交流發(fā)電機產(chǎn)生的感應電動勢與時間的關(guān)系，如圖所示，如果其它條件不變，僅使線圈的轉(zhuǎn)速加倍，則交流電動勢的最大值和周期分它條件不變，僅使線圈的轉(zhuǎn)速加倍，則交流電動勢的最大值和周期分別變?yōu)椋▌e變?yōu)椋?）2.交變電流電源的電壓是交變電流電源的電壓是6 V，它跟電阻，它跟電阻R1、R2及電容及電容C、電壓表一、電壓表一起連成如圖電路起連成如圖電路.忽略電源內(nèi)阻，忽略電源內(nèi)阻，U1表示電壓表示數(shù)，為保證電容器表示電壓表示數(shù)，為保證電容器不擊穿，電容器耐壓

12、值不擊穿，電容器耐壓值U2，電路如圖所示則（，電路如圖所示則（ ）A.U1=6V 2B.B.U U2 2=6V=6VC.U1=6 V D.U26V 2A.400V,0.02s B.200V,0.02sA.400V,0.02s B.200V,0.02sC.400V,0.08s D.200V,0.08sC.400V,0.08s D.200V,0.08sBCD 反饋練習：反饋練習：3如下圖所示，一矩形線圈在勻強磁場中以角速度如下圖所示，一矩形線圈在勻強磁場中以角速度 勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電動勢的圖象如圖，則（勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電動勢的圖象如圖，則（ ）A.交變電流的頻率是交變電流的頻率是 HzB.當當t=0時，線圈平面與磁感線垂直時，線圈平面與磁感線垂直C.當當t=0.5s時，時，e有最大值有最大值D.交流電的周期是交流電的周期是0.5s4srad/40.5BD4.如圖所示，一交流發(fā)電機的線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，線圈匝數(shù)如圖所示，一交流發(fā)電機的線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，線圈匝數(shù)N=100，線圈電阻為，線圈電阻為r=3,ab=cd=0.5 m，bc=ad=0.4 m，磁感應強度，磁感應強度B=0.5 T，電阻