高二-粤教版-物理-选择性必修2第三章第二节《描述交变电流的物理量》课件

高二—粤教版—物理—选择性必修2第三章第二节

描述交变电流的物理量思考：如何更全面、细致、形象地描述交变电流呢？由于交变电流的电压、电流等物理量，其大小和方向都随时间做周期性的变化，我们需要用一些特殊的物理量来描述它。大家还记得我们曾经学过什么运动模型同样具有周期性的吗？Em-Em0et按正弦（或余弦）规律变化的交流电叫正弦式交流电一、用图像描述交变电流交流电频率单位Hz线圈转速交变电流瞬时表达式周期单位s二、描述交变电流的物理量

——周期和频率周期T——交变电流完成一次周期性变化的时间。频率f——交变电流在1s内完成周期性变化的次数。

（频率是供电质量的重要指标）T=0.02s每秒电流方向改变100次注意：线圈转速/角速度的改变对交变电流的影响。★欧姆定律也适用于交流电路当发电机（交流电源）与外电路连接成闭合电路时REir用图像描述如下★其他交流电

产生交流电的其他方法家庭电路的正弦交流电示波器中的锯齿波电子计算机的矩形脉冲激光通信中的尖脉冲••••••••••••••••••••×××

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如图所示电流I通过一个R=1Ω的电阻。它不是恒定电流。怎样计算通电1s内电阻R中产生的热量?如果有一大小、方向都不变的恒定电流通过这个电阻R也能在１s内产生同样热量，这个电流是多大？三、交变电流的有效值

1.定义：

根据电流的热效应来规定，让交变电流和恒定电流分别通过相同阻值的电阻，如果它们在交变电流的一个周期内产生的热量相等，这一恒定电流的数值就是相应交变电流的有效值。Q交流电Q直流电甲、乙图中电炉烧水,设壶材料相同、水质量相等、水的初温相同。若直流电源用10分钟把水烧开，而第二次用交流电时也用10分钟把水烧开。电炉烧水交流电的热效果和直流电相同我的电流是恒定的3A我10分钟把水烧开我的电流有效值也是3A我的电流是变化的我10分钟也把水烧开3.对于其他交变电流，其有效值与峰值间的关系均须根据有效值的定义作具体分析。2.正弦式交流电的有效值与峰值的关系：注：上面关系式是针对正弦式交流电的，对其他交流电不适合。三、交变电流的有效值

【练习】一交变电流随时间变化的图像如图所示，则此交变电流的有效值为√保险丝的熔断电流是指有效值无特别说明时提到的交变电流的数值是指有效值交流用电设备上所标的额定电压和额定电流是指有效值交流电压表、电流表测量的数值是指有效值项目物理含义重要关系适用情况瞬时值交变电流某一时刻的值计算线圈某一时刻的受力（安培力）情况峰值最大的瞬时值确定电容器的耐压值或击穿电压有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流值、电压值正弦式交变电流(1)电流热效应相关量(如功、功率、热量)(2)交流电表（电压表、电流表）的测量值(3)电气设备铭牌标注额定电压、额定电流(4)保险丝的熔断电流平均值交变电流图象中图线与时间轴所围面积与时间比值(1)某段时间内产生的平均感应电动势(2)某段时间内产生感应电流的平均值(3)某段时间内通过横截面的电荷量四、交变电流四值的比较和应用交变电流的四值，即瞬时值、峰值、有效值和平均值，在不同的情况下：1.在研究某一时刻线圈受到的安培力时，只能用瞬时值。2.在研究电容器的耐压值时，只能用峰值。3.在研究交变电流做功、电功率及产生的热量时，只能用有效值。交流电流表、交流电压表显示的也是有效值。4.在研究交变电流通过导体横截面的电荷量时，只能用平均值。一、用图像描述交变电流二、描述交变电流的物理量：周期T和频率f三、交变电流的有效值课堂小结

注：正弦式交变电流的有效值四、交变电流瞬时值、峰值、有效值、平均值的比较和应用谢谢观看高二—粤教版—物理—选择性必修2第三章第二节

描述交变电流的物理量答疑例1

(多选)矩形金属线圈共10匝，绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的感应电动势e随时间t变化的情况如图所示.下列说法正确的是A.此交变电流的频率为0.2HzB.1s内电流方向变化10次C.t＝0.1s时，线圈平面与磁场方向平行D.1s内线圈转5圈√√解析由题图可知T＝0.2s，故f＝

＝5Hz，即1s内完成5个周期，线圈转5圈，每转1圈电流方向改变2次，则1s内电流方向变化10次，故A错误，B、D正确；t＝0.1s时，e＝0，所以线圈平面与磁场方向垂直，故C错误.例2

一只电阻分别通过四种不同形式的电流，电流随时间变化的情况如下列各选项所示，在相同时间内电阻产生热量最大的是√解析A、B选项中电流均为正弦式交变电流，最大值均为2A，有效值均为

，C选项中电流的有效值为1.5A，D选项中电流的有效值为2A，D选项中电流的有效值最大，在R、t相同时，由焦耳定律Q＝I2Rt可知，D选项中电阻产生的热量最大，故D正确，A、B、C错误.例3

如图所示为一交流电压随时间变化的图像，每个周期内，前三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定.根据图中数据可得，此交流电压的有效值为√例4

某一电子设备所加正弦式交流电的电压随时间变化规律如图所示，则A.交流电的频率为50HzB.交流电压的有效值为C.交流电压瞬时值表达式为u＝100cos25t(V)D.此交流电压不可以直接加在耐压值为80V的电容器两端√由题图可知交流电的最大值为100V，电容器的耐压值要高于交流电压的最大值，故此交流电压不可以直接加在耐压值为80V的电容器两端，故D正确.例5

(多选)如图甲为小型交流发电机的原理图，发电机的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴OO′匀速转动，从t＝0时刻开始，通过矩形线圈的磁通量随时间变化的规律如图乙所示，已知线圈的匝数n＝50，线圈的电阻r＝5Ω，定值电阻R＝45Ω，电压表为理想交流电表.则下列判断正确的是A.线圈转动的周期为6.28sB.t＝0时刻线圈平面与磁感线平行C.线圈转动过程中产生的最大电动势为D.电压表的示数为√√解析由题图乙可知，线圈转动的周期为T＝6.28×10－2s，A项错误；由题图乙可知，t＝0