高中物理 3.1 交变电流的特点课件 鲁科版选修32.pptVIP

第3章交变电流 第1节交变电流的特点 1 2 3 1 恒定电流与交变电流的比较 1 定义 恒定电流 电流的大小和方向都不随时间变化 交变电流 电流的大小和方向随时间做周期性变化 2 图象 3 正负极 直流电源有正负极 交流电源没有正负极 在连接使用直流电源的用电器时一定要注意不要将正负极接反 如在使用直流电流表 直流电压表时一定要让电流从电表的正接线柱流入 负接线柱流出 1 2 3 2 交变电流的周期和频率 1 周期 交变电流完成一次周期性变化所需的时间叫做它的周期 2 频率 交变电流在单位时间 1s 内完成周期性变化的次数叫做它的频率 3 周期和频率的关系 4 正 余 弦式交变电流 电流的大小和方向随时间按正弦规律变化 这种电流叫做正弦式交变电流 1 2 3 3 交变电流的最大值和有效值 1 最大值 交变电流的最大值是指它的电动势 电压或电流在一个周期内能达到的最大值 又称峰值 2 有效值 让交变电流与恒定电流通过相同电阻 如果它们在相同的时间内产生的热量相等 这个恒定电流i 电压u叫做这个交变电流 交变电压的有效值 3 正弦式交变电流峰值和有效值的关系 im um表示峰值 i u表示有效值 则 练一练 多选 下列说法正确的是 a 使用交流电的用电器铭牌上所标示的额定电压 额定电流的数值均为最大值b 用交流电流表和电压表测得的数值是有效值c 照明电路电压220v指的是有效值d 所有交变电流的有效值和最大值之间均存在的关系解析 各种使用交变电流的用电器铭牌上所标示的数值均为有效值 故选项a错误 交流电表测量值为有效值 故选项b正确 照明电路电压220v指的是有效值 故选项c正确 是正 余 弦式交变电流有效值和最大值的关系 故选项d错误 答案 bc 1 2 3 探究一 探究二 探究一直流电和交变电流问题导引下图画出的四种电流的波形 都是周期性变化的 你能判断出哪些是交变电流吗 其中哪个是正弦式交变电流呢 你能得出什么样的规律呢 提示题图乙 丙为交变电流 题图乙是正弦式交变电流 大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫交变电流 其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流 探究一 探究二 名师精讲1 直流电及其分类 1 方向不随时间变化的电流叫直流电 2 直流电分为恒定电流和脉动直流电两类 其中大小和方向都不随时间改变的电流叫恒定电流 方向不随时间改变 而大小随时间改变的电流叫脉动直流电 2 交变电流及其分类 1 大小和方向随时间做周期性变化的电流叫交变电流 其中大小不变 方向改变的电流也是交变电流 2 按交变电流的特点可分为正弦 或余弦 式交变电流 矩形波交变电流和锯齿波交变电流等 探究一 探究二 3 交变电流的图象 1 正弦式交变电流随时间的变化情况可以由图象表示出来 图象描述的是交变电流随时间变化的规律 它是一条正弦曲线 如图所示 从图中我们可以找出正弦式交变电流的最大值im和周期t 探究一 探究二 2 非正弦式交变电流的形式多种多样 如图是几种常见的交变电流的图象 特别提醒交变电流的形式是多种多样的 其共同的特点是方向做周期性变化 交变电流的大小可以变 也可以不变 探究一 探究二 例题1 多选 关于交变电流和直流电的说法中正确的是 a 如果电流大小做周期性变化 则一定是交变电流b 直流电的大小可以变化 但方向一定不变c 交变电流一定是按正弦或余弦规律变化的d 交变电流的最大特征就是电流的方向发生周期性的变化解析 方向不随时间变化的电流是直流 其大小可以变化 若大小也不变则为恒定电流 大小和方向随时间做周期性变化的电流 叫交变电流 其中方向周期性变化是主要特征 正弦或余弦是其中的一种 故选项a c错误 选项b d正确 答案 bd反思区分交变电流和直流电的关键是看电流的方向是否随时间发生变化 探究一 探究二 探究二交变电流有效值的理解与计算问题导引如图所示 两个不同电路 相同的水壶且盛有等量的水 初温相同 同时加热相同时间把水烧开 这能说明什么呢 提示交变电流和直流电产生的效果 热功率 相同 探究一 探究二 名师精讲1 有效值的特点 1 交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的 与电流的方向无关 但一般与所取时间的长短有关 一般取一个周期的时间 2 在定义有效值时应注意三同 相同电阻 相同时间 产生相同热量 2 有效值的计算方法 1 分段计算交变电流在一个周期内通过某电阻产生的热量q 2 让恒定电流通过相同的电阻 在交变电流的一个周期内产生的热量等于q 则q i2rt或 相对应的i u即为交变电流 交变电压的有效值 探究一 探究二 探究一 探究二 探究一 探究二 特别提醒1 涉及交变电流的功 功率 焦耳热的计算时要用交变电流的有效值 保险丝的熔断电流用有效值 交流用电器铭牌上所标示的额定电压 额定电流等量值为有效值 交流电压表 电流表的示数为有效值 当人们提到某一交流量的时候 如果没有特别说明 均指有效值 2 电容器的击穿电压指的是交变电压的峰值 探究一 探究二 例题2如图所示为一交变电流的图象 则该交变电流的有效值为多大 解析 令该交变电流通过一电阻r 它在前半周期内通过该电阻产生的热量 它在后半周期内产生的热量 故在一个周期内产生的热量q交 q1 q2 设某一恒定电流i在相同的时间t内通过该电阻产生的热量为i2rt 由有效值的定义知 i2rt 得i i0 答案 i0反思只有正 余弦式交变电流才有 其他情况应根据电流热效应求有效值 探究一 探究二 探究一 探究二 变式训练 请写出如图所示交变电压的最大值 有效值 探究一 探究二 解析 题图甲为正弦式交变电压 故um 2v u v 题图乙所示的交变电压的最大值为2v 有效值的计算同例题2 故u v 题图丙所示的交变电压显然有um u 2v 题图丁所示的电压为非对称性交变电压 故um 4v 有效值可根据u 计算 得u 5v 答案 甲 um 2v u v 乙 um 2v u v 丙 um 2v u 2v 丁 um 4v u 5v 12345 1 如图所示 图象中不属于交变电流的是 解析 交变电流的方向一定随时间呈现周期性变化 故选项d符合题意 答案 d 12345 2 关于交变电流的有效值 以下说法正确的是 a 交变电流的有效值就是它的平均值b 如果交变电流接在电阻r上一个周期t内产生的热量为q 则电流的有效值为c 任何交变电流都具有的关系d 照明电压220v和动力电压380v指的是峰值解析 交变电流的有效值是根据电流的热效应定义的 平均值不是有效值 如线圈在匀强磁场中转动一圈 平均电动势为零 而有效值不为零 选项a错误 选项b符合有效值的定义 选项b正确 的关系适用于正 余 弦式交变电流 选项c错误 照明电压220v和动力电压380v指的是有效值 选项d错误 答案 b 12345 3 某电容器两端所允许加的最大直流电压是250v 若它可以在正弦式交变电流电路中使用 交流电压可以是 a 250vb 220vc 352vd 177v解析 电容器的耐压值是指最大值 而交流电压是指的有效值 根据正弦式交变电流的有效值公式得 选项d符合题意 答案 d 12345 4 多选 某交变电流的方向在1s内改变100次 则其周期t和频率f分别为 a t 0 01sb t 0 02sc f 100hzd f 50hz解析 由于正弦式交变电流每周期内方向改变两次 所以其频率为50hz 由得t 0 02s 选项b d正确 答案 bd 12345 5 如图所示的电流i通过一个r 1 的电阻 它不是恒定电流 1