物理人教版（2019）选择性必修第二册3.2 描述交变电流的物理量（共23张ppt）
文档属性
| 名称 | 物理人教版（2019）选择性必修第二册3.2 描述交变电流的物理量（共23张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.5MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-03-23 21:07:38 | ||
图片预览
文档简介
(共23张PPT)
描述交变电流的物理量
知识回顾
交变电流
定义
电流的大小和方向随时间做周期性变化。
正弦式交变电流
定义
电流的大小和方向随时间满足正弦或余弦规律变化。
闭合的线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，线圈中产生的电流随时间满足正弦或余弦规律变化。（这是产生正弦式交变电流的一种方法。）
转到中性面时开始计时
i==
转到平行面时开始计时
i==
闭合的线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，线圈中产生的电流方向和电动势大小怎样变化？
转到平行面时开始计时
转到中性面时开始计时
e=n=NBSc
e=n=NBSs
s
cos
i==
i==
==
==
图像分析
转到中性面时开始计时
正弦曲线或余弦曲线
e/i/u
o
T
π/2
π
3π/2
2π
t
o
T
π/2
π
3π/2
2π
t
cos
e=N=NBSs
与匝数无关
图像分析
转到中性面时开始计时
o
T
π/2
π
3π/2
2π
t
o
T
π/2
π
3π/2
2π
t
e/i/u
正弦曲线或余弦曲线
e=N=NBScos
与匝数无关
描述交变电流的物理量
周期和频率
反映交变电流变化的快慢
T=1/f ,ω= 2π/T = 2πf=2πn
瞬时值
反映不同时刻交流电的大小和方向。
e=Emsinωt i=Imsinωt u=Umsinωt
峰值（最大值）
它是瞬时值的最大值，它反映的是交流电大小的变化范围.
一些电器元件（如电容器、二极管）的击穿电压，指的是交流电的最大值（耐压值）。
温馨提示
Em =
Em =Im
Um=Im
n为转速（r/s）转每秒
周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间。
频率：交变电流在1 s内完成周期性变化的次数．
我国民用交流电
f= Hz
T= S
ω= rad/S
电流方向每秒改变 次
100π
100
0.02
50
描述交变电流的物理量
平均值
E=N E=I q=I.t
q=n
有效值
让交变电流与恒定电流（大小和方向都不变）分别通过 的电阻，如果它们在 时间内产生的热量 ，则这个恒定电流的电流值I和电压值U，叫作这个交流电的电流和电压的有效值．
相同
相等
相等
交流用电设备上所标的 电压和 电流
温馨提示
交流电流表和交流电压表测量的数值
额定
额定
无特别说明时提到的交变电流的数值
有效值的本质为交流在产生热量时等效为多大的恒定电流
描述交变电流的物理量
有效值的计算
I＝
正弦式交变电流峰值和有效值的关系
U＝
E＝
有效值的计算通常为一个周期的有效值
t=T
t=T
t=T
t=T
跟我走
大显身手
例1
i/A
o
t/S
1
2
3
4
5
2
-4
3
6
正弦函数的四分之一
太明论理
2+ +
A
=
跟我走
大显身手
例1
i/A
o
t/S
1
2
3
4
5
2
-4
3
6
正弦函数的四分之一
=
太明论理
1+ +0+
A
描述交变电流的物理量
相位与相位差
正弦式交变电流瞬时值表达式中正弦符号“sin”后面的量“ ”叫作交变电流的相位，“φ”叫作 ．
相
=nBSs
=nBSs
-
相位差
相位
=
-
差恒定
e=nBSs
e=nBSs
e=nBSs
e=nBSs
t=0
t=0
t=0
t=0
相位差的意义
转动提前或滞后的时间
相位差为（2n+1）
相位差为2n
转动步调相反
转动步调相同
描述交变电流的物理量
转动的快慢
转动的先后
某时刻电流电压大小
电阻产生热量、功率电表读数等
电荷量
T,f,n,
相位（差）
瞬时值
有效值
平均值
E=n E=I q=I.t
q=n
冲量、动量定理
功、动能定理
能量守恒定律
=
跟我走
大显身手
例3
A.正弦式交变电流的正负两部分是对称的，所以有效值为零．
B.交变电流的有效值就是一个周期内的平均值．
C.一个正弦式交变电流的峰值同周期、频率一样是不变的，但有效值是随时间不断变化的．
D.交流电路中，电压表、电流表的测量值都是有效值．
下列说法中正确的是( ）
跟我走
大显身手
例4
(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，线圈中产生的交流电动势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0.2 Hz
B．1 s内电流方向变化10次
C．t＝0.1 s时，线圈平面与磁场方向平行
D．1 s内线圈转5圈
(多选)如图甲所示为一交流电的电压随时间变化的图象，每个周期内，前二分之一周期电压恒定，后二分之一周期电压按正弦规律变化．若将此交流电接入如图乙所示的电路，电阻R阻值为100 Ω，则( )
A．理想电压表读数为100 V
B．理想电流表读数为0.75 A
C．电阻R消耗的电功率为56 W
D．电阻R在100 s内产生的热量为5 625 J
味道江湖
1
（2021·浙江）如图所示，虚线是正弦交流电的图像，实线是另一交流电的图像，它们的周期T和最大值 相同，则实线所对应的交流电的有效值U满足（ ）
味道江湖
2
(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＝5 Ω，线圈与外电路连接的定值电阻R＝45 Ω，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6.28 s
B．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100 V
D．电压表的示数为45 V
味道江湖
3
有两个完全相同的定值电阻，其中一个通有如图所示的交变电流(图中曲线为余弦曲线的一部分)，另一个通有大小为 A的恒定电流，实验发现，在2 s时间内这两个电阻产生的热量相等，则图中a的数值为( )
A.
B.
C.
D.
味道江湖
4
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象如图乙中曲线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∶3
C．曲线a表示的交变电动势频率为25 Hz
D．曲线b表示的交变电动势有效值为10 V
味道江湖
5
已知某交变电流在一个周期内的波形如图所示，则该电流通过一阻值为10 Ω的电阻时的发热功率是( )
A．16 W B．18 W
C．22.5 W D．28 W
味道江湖
6
味道江湖
7
B
如右图所示，水平放置的光滑金属圆环的半径为R,圆环电阻不计，圆环区域内有磁感应强度为B的匀强磁场。金属杆的长度为2R,其单位长度的电阻为r,其中点在圆环直径（红色虚线）上，环与杆接触良好，杆在水平外力的作用下沿直径运动，且杆与直径总是保持垂直，其速度图像满足正弦规律（如图），经过半个周期，杆刚好穿出磁场，金属杆上产生的热量为Q,根据图像判断下列说法中那些是正确的：
A、金属杆中的电流与其运动速度成正比
B、第一秒末杆的电功率最大
C、第二秒内和第四秒内流过杆的电荷量不一样多
D、一个周期金属杆中的电流有效值为Ba/2r
描述交变电流的物理量
知识回顾
交变电流
定义
电流的大小和方向随时间做周期性变化。
正弦式交变电流
定义
电流的大小和方向随时间满足正弦或余弦规律变化。
闭合的线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，线圈中产生的电流随时间满足正弦或余弦规律变化。（这是产生正弦式交变电流的一种方法。）
转到中性面时开始计时
i==
转到平行面时开始计时
i==
闭合的线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，线圈中产生的电流方向和电动势大小怎样变化？
转到平行面时开始计时
转到中性面时开始计时
e=n=NBSc
e=n=NBSs
s
cos
i==
i==
==
==
图像分析
转到中性面时开始计时
正弦曲线或余弦曲线
e/i/u
o
T
π/2
π
3π/2
2π
t
o
T
π/2
π
3π/2
2π
t
cos
e=N=NBSs
与匝数无关
图像分析
转到中性面时开始计时
o
T
π/2
π
3π/2
2π
t
o
T
π/2
π
3π/2
2π
t
e/i/u
正弦曲线或余弦曲线
e=N=NBScos
与匝数无关
描述交变电流的物理量
周期和频率
反映交变电流变化的快慢
T=1/f ,ω= 2π/T = 2πf=2πn
瞬时值
反映不同时刻交流电的大小和方向。
e=Emsinωt i=Imsinωt u=Umsinωt
峰值（最大值）
它是瞬时值的最大值，它反映的是交流电大小的变化范围.
一些电器元件（如电容器、二极管）的击穿电压，指的是交流电的最大值（耐压值）。
温馨提示
Em =
Em =Im
Um=Im
n为转速（r/s）转每秒
周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间。
频率：交变电流在1 s内完成周期性变化的次数．
我国民用交流电
f= Hz
T= S
ω= rad/S
电流方向每秒改变 次
100π
100
0.02
50
描述交变电流的物理量
平均值
E=N E=I q=I.t
q=n
有效值
让交变电流与恒定电流（大小和方向都不变）分别通过 的电阻，如果它们在 时间内产生的热量 ，则这个恒定电流的电流值I和电压值U，叫作这个交流电的电流和电压的有效值．
相同
相等
相等
交流用电设备上所标的 电压和 电流
温馨提示
交流电流表和交流电压表测量的数值
额定
额定
无特别说明时提到的交变电流的数值
有效值的本质为交流在产生热量时等效为多大的恒定电流
描述交变电流的物理量
有效值的计算
I＝
正弦式交变电流峰值和有效值的关系
U＝
E＝
有效值的计算通常为一个周期的有效值
t=T
t=T
t=T
t=T
跟我走
大显身手
例1
i/A
o
t/S
1
2
3
4
5
2
-4
3
6
正弦函数的四分之一
太明论理
2+ +
A
=
跟我走
大显身手
例1
i/A
o
t/S
1
2
3
4
5
2
-4
3
6
正弦函数的四分之一
=
太明论理
1+ +0+
A
描述交变电流的物理量
相位与相位差
正弦式交变电流瞬时值表达式中正弦符号“sin”后面的量“ ”叫作交变电流的相位，“φ”叫作 ．
相
=nBSs
=nBSs
-
相位差
相位
=
-
差恒定
e=nBSs
e=nBSs
e=nBSs
e=nBSs
t=0
t=0
t=0
t=0
相位差的意义
转动提前或滞后的时间
相位差为（2n+1）
相位差为2n
转动步调相反
转动步调相同
描述交变电流的物理量
转动的快慢
转动的先后
某时刻电流电压大小
电阻产生热量、功率电表读数等
电荷量
T,f,n,
相位（差）
瞬时值
有效值
平均值
E=n E=I q=I.t
q=n
冲量、动量定理
功、动能定理
能量守恒定律
=
跟我走
大显身手
例3
A.正弦式交变电流的正负两部分是对称的，所以有效值为零．
B.交变电流的有效值就是一个周期内的平均值．
C.一个正弦式交变电流的峰值同周期、频率一样是不变的，但有效值是随时间不断变化的．
D.交流电路中，电压表、电流表的测量值都是有效值．
下列说法中正确的是( ）
跟我走
大显身手
例4
(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，线圈中产生的交流电动势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0.2 Hz
B．1 s内电流方向变化10次
C．t＝0.1 s时，线圈平面与磁场方向平行
D．1 s内线圈转5圈
(多选)如图甲所示为一交流电的电压随时间变化的图象，每个周期内，前二分之一周期电压恒定，后二分之一周期电压按正弦规律变化．若将此交流电接入如图乙所示的电路，电阻R阻值为100 Ω，则( )
A．理想电压表读数为100 V
B．理想电流表读数为0.75 A
C．电阻R消耗的电功率为56 W
D．电阻R在100 s内产生的热量为5 625 J
味道江湖
1
（2021·浙江）如图所示，虚线是正弦交流电的图像，实线是另一交流电的图像，它们的周期T和最大值 相同，则实线所对应的交流电的有效值U满足（ ）
味道江湖
2
(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＝5 Ω，线圈与外电路连接的定值电阻R＝45 Ω，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6.28 s
B．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100 V
D．电压表的示数为45 V
味道江湖
3
有两个完全相同的定值电阻，其中一个通有如图所示的交变电流(图中曲线为余弦曲线的一部分)，另一个通有大小为 A的恒定电流，实验发现，在2 s时间内这两个电阻产生的热量相等，则图中a的数值为( )
A.
B.
C.
D.
味道江湖
4
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象如图乙中曲线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∶3
C．曲线a表示的交变电动势频率为25 Hz
D．曲线b表示的交变电动势有效值为10 V
味道江湖
5
已知某交变电流在一个周期内的波形如图所示，则该电流通过一阻值为10 Ω的电阻时的发热功率是( )
A．16 W B．18 W
C．22.5 W D．28 W
味道江湖
6
味道江湖
7
B
如右图所示，水平放置的光滑金属圆环的半径为R,圆环电阻不计，圆环区域内有磁感应强度为B的匀强磁场。金属杆的长度为2R,其单位长度的电阻为r,其中点在圆环直径（红色虚线）上，环与杆接触良好，杆在水平外力的作用下沿直径运动，且杆与直径总是保持垂直，其速度图像满足正弦规律（如图），经过半个周期，杆刚好穿出磁场，金属杆上产生的热量为Q,根据图像判断下列说法中那些是正确的：
A、金属杆中的电流与其运动速度成正比
B、第一秒末杆的电功率最大
C、第二秒内和第四秒内流过杆的电荷量不一样多
D、一个周期金属杆中的电流有效值为Ba/2r