2022-2023學(xué)年高二物理講練結(jié)合新課件人教版（2019選擇性必修第二冊(cè)）交變電流的描述

第三章

交變電流選修二第三章第二節(jié)2019人教版高中物理

3.2交變電流的描述【課標(biāo)要求】能用公式和圖像正弦交變電流【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．知道交變電流的周期、頻率的概念，會(huì)用圖像找出周期頻率2．掌握交變電流有效值的概念，并會(huì)用“等效”的思想計(jì)算有效值3.會(huì)用圖像求正弦交流電的峰值、有效值、瞬時(shí)值假定線圈在勻強(qiáng)磁場中繞軸OO′沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖所示，則：溫故而知新

1.兩個(gè)特殊位置：

從中性面開始計(jì)時(shí)，溫故而知新3.最大值（峰值）：EmUm

Ｉm

2.瞬時(shí)值：eu

i

e=Emsinωti=Imsinωtu=umsinωtEm

＝NωBS峰值Um

＝ImR外正弦式交變電流的大小和方向都隨時(shí)間發(fā)生周期性變化，認(rèn)真觀察下面兩個(gè)交變電流的i-t圖像，說出它們有什么不同？iO246t/s8iO246t/s8i1i1一、描述交流電的物理量：交變電流完成一次周期性變化所需的時(shí)間，叫它的周期。１.周期：交變電流完成一次周期性變化符號(hào)：T

單位是秒（S）２.頻率：

交變電流一秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)符號(hào)：f

單位是赫茲（Hz）ω=2πf（角頻率或圓頻率）e=Emsinω

ti=Imsinωtu=Umsinωt例1.如圖所示是我國家庭電路中的交變電流u-t圖，分析下列問題：（1）交流電流完成一次周期性變化（線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一圈）所用多少時(shí)間？（2）交流電流在1s內(nèi)完成多少次周期性變化？（3）由前2問，可知周期和頻率有什么關(guān)系？（4）在1s內(nèi)電流方向變化多少次？0.02s周期T頻率

fu/VO12t/10-2

s3（5）產(chǎn)生交變電流的線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度多大？甲、乙圖中電爐燒水,設(shè)壺材料相同、水質(zhì)量相等、水的初溫相同．若恒定直流I=3A的電源用10分鐘把水燒開，交流電也用10分鐘把水燒開.說明了什么？情景：二、描述交變電流大小的物理量ii3tt

恒定直流I=3A的電流和這個(gè)交流通過相同的電阻，在相同的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，這時(shí)我們就把恒定直流電流的數(shù)值（I=3A）叫做這個(gè)交流電流的有效值。

讓交流電和恒定直流電通過相同的電阻，如果它們?cè)谙嗤瑫r(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，這一交流電的有效值就跟這個(gè)直流電的數(shù)值相等。二、描述交變電流大小的物理量3、有效值：

圖3.2-2是通過一個(gè)R為1Ω的電阻的電流i隨時(shí)間變化的曲線。這個(gè)電流不是恒定電流。1.怎樣計(jì)算通電1s內(nèi)電阻R中產(chǎn)生的熱量？2.如果有一個(gè)大小、方向都不變的恒定電流通過這個(gè)電阻R，也能在1s內(nèi)產(chǎn)生同樣的熱，這個(gè)電流是多大？解析:圖象反映的交變電流可以分為4段.前半個(gè)周期中,0-0.2S內(nèi),可看成電流大小為1A的恒定電流,0.2S-0.5S內(nèi)，可看成電流大小為2A的恒定電流.后半個(gè)周期的電流與前半個(gè)周期方向相反，但產(chǎn)生熱量相同.

讓交流電和直流電通過相同的電阻，如果它們?cè)谙嗤瑫r(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，這一交流電的有效值就跟這個(gè)直流電的數(shù)值相等。二、描述交變電流大小的物理量3、有效值：正弦（或余弦）交變電流有效值與最大值之間的關(guān)系：有效值的求解方法：Q直=Q交例2.如圖表示交流的電流隨時(shí)間變化的圖像,求它們電流的有效值。保險(xiǎn)絲的熔斷電流是指有效值無特別說明時(shí)提到的交變電流的數(shù)值是指有效值交流用電設(shè)備上所標(biāo)的額定電壓和額定電流是指有效值交流電壓表、電流表測量的數(shù)值是指有效值×

×

×

×

√√例3.小型交流發(fā)電機(jī)中，矩形金屬線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢與時(shí)間呈正弦函數(shù)關(guān)系，如圖所示。該阻值為r=4Ω的線圈與一個(gè)R＝6Ω的電阻構(gòu)成閉合電路。（1）交變電流的周期和頻率？（2）交變電流的電動(dòng)勢的最大值和有效值？（3）感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值表達(dá)式？（4）若改變交流電源的頻率，保持其峰值不變，其電動(dòng)勢的有效值是否改變？（5）交流電流表、電壓表的示數(shù)？（6）電阻的熱功率？不變或1.觀察思考：觀察銘牌上用電器的各種參數(shù)，回答下面的問題：1.銘牌上的參數(shù)各代表什么意思？2.如果有一個(gè)如下圖所示的交變電流加在如圖所示的電容器上，該電容器能安全工作嗎？0t/su/V200V-200V0.020.04當(dāng)堂檢測2.某交流電壓隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖所示，則此交流電的頻率是_____Hz。若將該電壓加在10uF的電容器上，則電容器的耐壓值不應(yīng)小于______V；若將該電壓加在一阻值為1KΩ的純電阻用電器上，用電器恰能正常工作，為避免意外事故的發(fā)生，該電路中保險(xiǎn)絲的額定電流不能低于______

A。200－20020.25200u/Vt/s當(dāng)堂檢測3.如圖所示交流發(fā)電機(jī)的矩形線圈邊長ab＝cd＝0.4m，ad＝bc＝0.2m，線圈匝數(shù)N＝100，電阻r＝1Ω，線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.2T的勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸以ω＝100πrad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，外接電阻R＝9Ω，以圖示時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，則(1)感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值(2)由圖示位置轉(zhuǎn)過60°時(shí)的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(3)由圖示位置轉(zhuǎn)過60°的過程中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(4)由圖示位置轉(zhuǎn)過60°的過程中通過電阻R的電荷量(5)交流電壓表的示數(shù)(6)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周產(chǎn)生的總熱量當(dāng)堂檢測項(xiàng)目物理含義重要關(guān)系適用情況瞬時(shí)值交變電流某一時(shí)刻的值計(jì)算線圈某一時(shí)刻的受力（安培力）情況最大值最大的瞬時(shí)值確定電容器的耐壓值或擊穿電壓有效值跟交變電流的熱效應(yīng)等效的恒定電流值、電壓值正弦式交變電流(1)電流熱效應(yīng)相關(guān)量(如功、功率、熱量)(2)交流電表（電壓表、電流表