3.2描述交变电流的物理量 课件（16张PPT）

(共16张PPT)
第三章 交变电流
第二节 描述交变电流的物理量
粤教版 选择性必修第二册
正弦式交变电流的大小和方向都随时间发生周期性变化，那么我们如何描述这种电流的变化特征呢？
正弦式交变电流的变化规律（从中性面开始计时）：
瞬时电动势：
瞬时电流：
瞬时电压：
阅读教材，回答下列问题：
一、周期和频率
（1）什么叫交变电流的周期？
（2）什么叫交变电流的频率？
（3）它们之间的关系是什么？
一、周期和频率
1、周期：交变电流完成一次周期性变化的时间称为交变电流的周期。用 表示，单位是秒。
2、频率：
（1）物理意义：反映交变电流做周期性变化快慢的物理量。
（2）定义：交变电流在一段时间内做周期性变化的次数与所用时间之比。
（4）单位：赫兹，符号Hz
（3）符号：
3、周期和频率之间的关系： 或
【讨论与交流】（1）我们日常生活中使用的交变电流频率是多少？该频率的物理意义是什么？为什么我们感受不到灯泡在闪烁？
（2）正弦式交变电流的周期 和频率 ，与交流发电机转子转动的角速度 有什么关系？
例题1：一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？
二、峰值和有效值
1、峰值：交变电流的峰值是指在一个周期内所能达到的最大数值。
（1）电容器、二极管上的标称电压值（耐压值）是电容器两极间所允许电压的最大值。
（2）线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速旋转时，电动势的最大值：
【思考问题】我如图是通过一个 为1 Ω的电阻的电流随时间变化的曲线。这个电流不是恒定电流。
（1）怎样计算通电1 s内电阻 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 ，也能在1 s内产生同样的热，这个电流是多大？
二、峰值和有效值
1、峰值：交变电流的峰值是指在一个周期内所能达到的最大数值。
2、有效值：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，而这个恒定电流的电流与电压分别为 、 ，我们就把 、 ，叫作这一交变电流的有效值。
【思考问题】正弦式交变电流的峰值和有效值间有什么定量关系？
正弦式交流电产生的热量：
恒定电流产生的热量：
引入余弦式交流电产生的热量：
在同一个周期内，正弦式交流电与余弦式交流电产生的热量之和：
得到：
二、峰值和有效值
精确的实验和理论推导表明，正弦式电流的电动势、电流和电压的有效值和峰值之间的关系如下：
任何电流都有有效值，但上述关系只限于正弦交变电流，对其他形式的交变电流并不适用。
二、峰值和有效值
1、交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值。
2、交流电流表和交流电压表的读数是有效值，对于交流电若有特殊说明的均指有效值。
3、在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。
瞬时值、峰值（最大值）、有效值、平均值在应用上的区别：
（1）在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。
（2）求通过某导体截面的电量一定要用平均值。
（3）判断电容器、二极管是否被击穿，一定要看峰值。
（4）计算线圈在某时刻的受力情况时，一定要用瞬时值。
例题2：有一个电热器，工作时的电阻为50 Ω，接在电压 为 的交流电源上，其中 为311 V， 为100 π s-1 。该电热器消耗的功率是多大？
三、用图像描述交变电流
根据正弦式交变电流的公式，可以绘制出正弦式电流的电动势 、电流 和电压 随时间的变化图像。
【讨论与交流】（1）如图所示是一个正弦式电流的图像。根据图像求出它的周期、频率、电流的峰值、电流的有效值，并写出正弦式电流的表达式。
（2）将阻值为2 Ω的电阻接到电压按如图所示规律随时间变化的交流电路中。该交变电流的周期是多少？一个周期内电阻两端电压的有效值是多少？