【讲与练】高中物理人教版(2019)选择性必修2：3.2 交变电流的描述课件

第三章交变电流2．交变电流的描述课前预习反馈课内互动探究课堂达标检测目标体系构建核心素养提升课堂小结目标体系构建1．知道交变电流的周期和频率以及它们之间的关系。2．知道交变电流的峰值和有效值的意义，能利用有效值的定义计算某些交变电流的有效值。3．会应用正弦式交变电流有效值进行有关计算。1．物理观念：能结合交变电流的公式和图像识别周期(频率)、峰值。2．科学思维：会用周期(频率)、峰值等物理量通过函数表达式和图像来描述交变电流。经历通过电流的热效应推导交变电流的有效值的过程，体会“等效”的科学思维方式。课前预习反馈

周期和频率

知识点

11．周期T交变电流完成_________________所需的时间，叫交变电流的周期。单位是________。周期越大，交变电流变化_______，在一个周期内，交变电流的方向变化_______。2．频率f交变电流在1s内完成周期性变化的_______，叫交变电流的频率，单位是_______。频率越大，交变电流变化_______。一次周期性变化s越慢两次次数Hz越快3．ω、T、f的关系ω＝_______＝_______，T＝_______或f＝_______。4．我国民用交变电流的周期和频率(1)周期：T＝_______s。(2)频率：f＝_______Hz。ω＝100πrad/s，电流方向每秒钟改变_________次。越快0.0250100『判一判』(1)我国提供市电的发电机转子的转速为3000r/min。()(2)若交变电流是线圈在匀强磁场中匀速转动形成的，则交变电流的周期也是线圈做圆周运动的周期。()√√『选一选』(2023·广东江门市高二月考)某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图所示，由图像可知()A．该交流电的周期为4sB．该交流电的频率为50HzC．该交流发电机线圈转动的角速度为100πrad/sD．电动势的瞬时值与时间的关系为e＝100sin50πt(V)D『想一想』我们知道日光灯接入的是交变电流，在一个周期里，日光灯明暗交替两次，也就是说日光灯实际上是时明时暗的，但是我们为什么感觉不到日光灯的闪烁呢？峰值和有效值

知识点

21．峰值(1)定义：交变电流的电压、电流所能达到的___________。(2)意义：用来表示电流的_______或电压的_______。(3)应用：电容器所能承受的电压要高于交流电压的峰值。2．有效值(1)定义：让交变电流和恒定电流通过大小相同的电阻，如果在交变电流的___________内它们产生的热量_______，这个恒定电流的电流、电压数值，叫作这个交变电流的_________。最大数值强弱高低一个周期相等有效值(2)应用：①电器元件或设备上所标的耐压值指该设备所能承受的交流电_________。②交流用电设备上所标的额定电压和额定电流是_________；交流电压表测量的数值是_________。③交变电流的数值在无特别说明时都指_________。3．有效值与峰值的关系对于正弦式交变电流的有效值与最大值之间的关系是I＝_______，U＝_______。有效值最大值有效值有效值『判一判』(3)保险丝的额定电流、电容器的耐压值是交变电流的有效值。()(4)交流电气设备上所标的电压和电流值是交变电流的峰值。()××××正弦式交变电流的公式和图像

知识点

3如果已知正弦交变电流的周期T或频率f，又知道它的电压的______或_________，详细描述交变电流的情况可以用公式和图像两种方式：1．正弦式交变电流的公式：__________________________。2．对应图像：峰值有效值课内互动探究探究

交变电流的有效值的理解和计算从实验的角度出发，看看是否能从中找到交变电流有效值和最大值的某种关系。设计如图所示的实验：将一个恒定电流和一个交变电流分别通过同一个小灯泡，若观察到什么实验结果，就可以说明所通的恒定电流的值即为交变电流的有效值。情|境|导|入提示：两种情况下小灯泡的亮度是一样的。1．对有效值的理解(1)交变电流的有效值是根据电流的热效应定义的，理解有效值重点在“等效”，“效果”相同在定义中体现为相同电阻、相同时间，产生相同热量，交变电流与多大的直流电“效果”相同，有效值就是多大。(2)如果没有特别说明，交变电流的电压、电流以及用电器上标出的额定电压、额定电流，都是指其有效值。要|点|提|炼2．有效值的计算3．几种常见电流的有效值

如图所示是一交变电流的i－t图像，则该交变电流的有效值为()典例1典|例|剖|析C(2023·重庆高二期中)A、B是两个完全相同的电热器，A通以图甲所示的方波交变电流，B通以图乙所示的正弦交变电流，通过两电热器的电流有效值之比IA∶IB为()对点训练❶D探究

交变电流的四值如图甲为一电容器，图乙为保险丝管，请思考：(1)将电容器接在交流电路上，要保证电容器正常工作，需要考虑交变电流哪一个值？(2)若保证保险丝管正常使用，应考虑交变电流哪一个值？提示：(1)交变电流的峰值。(2)交变电流的有效值。情|境|导|入交变电流的四值对比要|点|提|炼(1)交变电流的平均值不等于有效值，不是初、末状态瞬时值的平均值。(2)交变电流的平均值与交变电流的方向及所取时间的长短均有关。(3)计算通过导体某一截面的电荷量时，只能用交变电流的平均值。典例2典|例|剖|析D

一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图甲所示。已知发电机线圈内阻为5Ω，现外接一只电阻为95Ω的灯泡，如图乙所示，则()A．电压表

的示数为220VB．电路中的电流方向每秒改变50次C．灯泡实际消耗的功率为484WD．发电机线圈内阻每秒产生的焦耳热为24.2J对点训练❷D探究

正弦式交变电流的图像与表达式的理解1．用图像描述交变电流的变化规律(在中性面时t＝0)如下：要|点|提|炼

函数图像说明磁通量Φ＝Φmcosωt＝BScosωtS为线圈的面积，N为线圈的匝数，r为线圈的电阻(内阻)，R为外电阻电动势e＝Emsinωt＝NBSωsinωt2．从图像中可以解读到以下信息(1)交变电流的峰值Em、Im和周期T。(2)两个特殊值对应的位置：①e＝0(或i＝0)时：线圈位于中性面上；e最大(或i最大)时：线圈平行于磁感线。(2023·河南新乡高二期中)图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为理想交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，从图甲所示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是()典例3典|例|剖|析D

如图甲所示为交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向匀强磁场，A为理想电表。单匝线框绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，线框中的磁通量Φ随时间t变化的关系如图乙所示。已知电阻R＝10Ω，其余电阻忽略不计，下列判断正确的是()A．电流表的示数为10AB．1s内电流的方向改变50次C．0.01s时，线框平面与磁场方向垂直D．1个周期内，电阻R上产生的焦耳热为10J对点训练❸D课堂小结核心素养提升电感器和电容器对交变电流的作用1．电感器对电流的作用可归纳为(1)通直流，阻交流；(2)对交变电流是通低频，阻高频。2．电容器对电流的作用可归纳为(1)隔直流，通交流；(2)对交变电流是阻低频，通高频。3．电阻、感抗、容抗的比较

电阻感抗容抗产生的原因定向移动的自由电荷与其他的碰撞由于电感线圈的自感现象阻碍电流的变化电容器两极板上积累的电荷对这个方向定向移动的电荷的反抗作用在电路中的特点对直流、交流均有阻碍作用只对变化的电流(如交流)有阻碍作用不能通直流，只能通变化的电流

电阻感抗容抗决定因素由导体本身(长短、粗细、材料)决定，与温度有关由线圈的自感系数和交流的频率决定(成正比)由电容的大小和交流的频率决定(成反比)做功与电能的转化电流通过电阻做功，电能转化为内能电能和磁场能往复转化电能与电场能往复转化4．交变电流能够“通过”电容器的理解当电容器接到交流电源上时，由于两极板间的电压变化，电压升高时，形成充电电流，电压降低时，形成放电电流，充、放电交替进行，电路中就好像交变电流“通过”了电容器，实际上，自由电荷并没有通过两极板间的绝缘介质。(2023·湖南高二期中)如图所示的交流电路中，灯L1、L2和L3均发光，如果保持交变电源两端电压的有效值不变，但频率增大，各灯的亮、暗变化情况为()A．灯L1、L2和L3均变暗

B．灯L1、L2均变亮，灯L3变暗C．灯L1不变，灯L2变暗，灯L3变亮

D．灯L1不变，灯L2变亮，灯L3变暗解析：当交变电源的频率增大时，电阻对电流的阻碍作用不变，电感器对电流的阻碍作用增强，电容器对电流的阻碍作用减弱，所以灯L1亮度不变，灯L2变暗，灯L3变亮，故C正确，A、B、D错误。案例C课堂达标检测一、周期和频率ACD二、峰值和有效值2．下列提到的交流电，哪个指的不是交流电的有效值()A．交流电压表的读数B．保险丝的熔断电流C．电容器的击穿电压D．电动机铭牌上的额定电压解析：交流电表的示数，是有效值；保险丝的熔断电流，也是有效值；电容器的耐压值，是指的峰值；电动机铭牌上的额定电压，也是有效值。题目要求不是有效值，故选C。C3．(2023·山东聊城高二期中)图甲为某型号调光灯的电路图，若将调光灯接在u＝156sin100πtV的电源上，由于控制器的作用使输入的正弦交流电仅有半个周期能够通过，即电压变为图乙所示波形，从而达到调光目的，则此时交流电压表读数为()C三、正弦式交变电流的公式和图像4．(多选)(2023·甘肃省兰州市高二期中)一正弦交变电压随时间变化的规律如图所示。由图可知(