交变电流的描述高二下学期物理人教版选择性必修第二册

2.交变电流的描述第三章

交变电流123周期和频率峰值和有效值正弦式交变电流的公式和图像关键词教学目录关键词核心素养1234物理观念科学思维科学探究科学态度与责任能够运用周期、频率、峰值和有效值等概念描述交变电流的基本特征，理解其与恒定电流的区别。能够通过数学推导建立交变电流瞬时值、峰值与有效值之间的关系，体会用三角函数描述周期性变化的科学方法。能够通过分析交变电流波形图，探究其有效值与峰值之间的定量关系，并设计简单实验验证理论推导结果。

能够认识到交变电流有效值概念在实际应用中的重要性，关注电气设备标称参数的科学依据。

核心素养教学重难点重点难点（1）通过周期与频率关系式，掌握交变电流变化快慢的描述方法（2）通过正弦函数表达式和图像，理解交变电流的有效值与峰值关系（1）通过热量等效概念，理解交变电流有效值的物理意义（2）通过公式推导与图像结合，掌握ω、T、f之间的转换关系问题导入

正弦式交变电流的大小和方向都随时间发生周期性变化，观察下图中的交变电流变化规律，这两种情况下电流有什么异同eO246t/s8eO246t/s8交变电流的变化快慢不一样。我们该如何描述交变电流变化的快慢？周期和频率1.周期T：交变电流完成一次周期性变化所需的时间，叫做交变电流的周期，通常用T表示，单位（s）。2.频率f：周期的倒数叫作频率，数值等于交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数。通常用f表示，单位是赫兹（Hz）。3.转速：产生交变电流的线圈单位时间内转过的圈数，用n表示，单位是转每秒（r/s）。n=

f

交变电流与振动和波一样具有周期性，与任何周期性过程一样，交变电流也可以用周期和频率表示其变化快慢。周期和频率一交变电流的电压随时间的变化图像如图所示，这个交变电流的周期是多少？频率是多少？在1s内电流的方向变化了多少次？并试着写出该交变电流的电压瞬时值的表达式？由图像可知T=0.02s

1个周期电流方向变化2次，1s内方向变化100次U=Umsin100πt我国生产和生活所用交流电：（1）周期：T=0.02s（2）频率：f=50Hz（3）角速度：ω=100πrad/s（4）在1s内电流的方向变化100次例1（24-25高二下·全国·课前预习）某交流发电机给灯泡供电，产生正弦式交变电流的图像如图所示，下列说法中正确的是（）A．交变电流的频率为0.02HzB．交变电流的瞬时值表达式为C．在0.01s时，穿过交流发电机线圈的磁通量为零D．1s末线圈平面与磁感线垂直，感应电流最大C周期和频率峰值和有效值提出问题：若线圈从中性面开始计时，以ω匀速转动，写出线圈中产生的电动势、电流、电路电压随时间变化的函数表达式

1、交变电流峰值（Em、Im、Um）：指交变电流各个参量一个周期内所能达到的最大值。表示交变电流的强弱或电压的高低。电容器所能承受的电压要高于交流电压的峰值，否则电容器就可能被击穿。思考与讨论：如图所示通过一个R=1Ω的电阻的电流i随时间变化的曲线。它不是恒定电流。（1）怎样计算通电1S内电阻R中产生的热量?（2）如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过这个电阻R也能在1S内产生同样的热量，这个电流是大？峰值和有效值-212i/At/s-100.510-0.2s内电路中产生的热量：Q1=12×1×0.2=0.2J0.2-0.5s内电路中产生的热量：Q2=22×1×0.3=1.2J0.5-0.8s内电路中产生的热量：Q3=22×1×0.3=1.2J0.8s-1s内电路中产生的热量：Q4=12×1×0.2=0.2J1s内电阻R中产生的总热量：Q=Q1+Q2+Q3+Q4=2.8J（1）在每个时间段内，电流大小方向均不变2.有效值注：1.有效值：根据电流的热效应定义，产生的热量是等效的

2.有效值的计算：三个相同（相同电阻、相同时间、相同热量）.3.列式求解时注意时间至少取一个周期或为周期的整数倍。(1)定义：根据电流的热效应来规定，让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交变电流的一个周期内它们产生的热量相等，则此恒定电流的电流与电压分别为I、U，我们就把I、U叫作这一交变电流的有效值。峰值和有效值

（2）.理论计算表明，正弦式交变电流的有效值I、U与峰值Im、Um之间的关系为：

例2、计算如图所示的交变电流的有效值。峰值和有效值峰值和有效值（3）说明：①交流用电器上标出的额定电压、额定电流、额定功率指的是有效值；②一般交流电流表和交流电压表的读数是有效值；③保险丝的熔断电流是有效值④以后提到的交变电流的数值，没有特殊说明的均指有效值.保险丝交流电表用电器铭牌b、求通过某导体截面的电量一定要用平均值注意：峰值（最大值）、有效值、平均值在应用上的区别a、在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值

3.平均值：交变电流图像中图线与时间轴所夹“面积”与时间的比值。平均电动势：平均电流：电荷量：计算电荷量用平均值峰值和有效值①最大值：讨论电容器的耐压值②有效值：标牌额定值、计算电功电热、电表读书、熔断电流③瞬时值：计算线圈在某时刻的位置④平均值：计算通过导体横截面积的电荷量峰值和有效值交变电流的“四值”我们可以采用哪些方法形象描述交变电流变化规律？正弦式交变电流的u-t图像描述的是交变电压随时间变化的规律。可以全面记录和反映电流（或电压）每个时刻的情况。正弦式交变电流u-t图像1.正弦式交变电流的u-t图像2.正弦式交变电流的表达式

正弦式交变电流的公式和图像思考：从中性面计时从中性面垂面计时正弦式交变电流的公式和图像电感器和电容器对交变电流的作用1.电感器对交变电流的作用①实验表明电感对交变电流有阻碍作用。②感抗：电感对交变电流阻碍作用的大小叫做感抗，用XL表示。③成因：由于交变电流是不断变化的，所以在电感上产生自感电动势，自感电动势是阻碍电流变化的。实验和理论分析都表明，线圈的自感越大、交流的频率越高，线圈的感抗就越大。口诀：通直流、阻交流、通低频、阻高频L~uSB

LESA电感器和电容器对交变电流的作用3.电容器对交变电流的作用①实验表明电容器对交流有阻碍作用。②容抗：电容对交变电流阻碍作用的大小叫做容抗，用XＣ表示。③成因：交变电压不断变化，电容器不断充电放电。实验和理论分析都表明，电容器的电容越大，交流的频率越高，电容器对交流的阻碍作用就越小，即容抗越小。口诀：隔直流、阻交流、通高频、阻低频ESA~uSB

交变电流完成一次周期性变化所需的时间T峰值和有效值之间的关系周期的倒数叫作频率f峰值和有效值交变电流的描述周期和频率峰值：一个周期内所能达到的最大值电感器和电容器对交变电流的作用

正弦式交变电流的公式和图像课堂总结

CD课堂练习2．如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图像如图乙中曲线a、b所示，则（）A．两次t＝0时刻线圈平面均与中性面垂直B．曲线a、b对应的线圈转速之比为2∶3C．曲线a表示的交变电动势频率为25HzD．曲线b表示的交变电动势有效值为10V课堂练习3．如图所示为一交流电压随时间变化的图象。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（）课堂练习A4．如图甲所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一匝数为n、面积为S、总电阻为r的矩形线圈abcd绕轴OO′做角速度为ω的匀速转动，矩形线圈在转动中可以保持和外