3.2交变电流的描述课件-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册(共21张PPT)

(共21张PPT)
第二章 交变电流
选择性必修二
第二节 交变电流的描述
一、交变电流的周期和频率
1. 周期T：
交变电流完成一次周期性变化所需的时间，叫做交变流电的周期，单位s
（在一个周期内，交变电流的方向变化2次）
2. 频率f：
1s内完成周期性变化的次数，叫频率，单位Hz
3. 线圈在磁场中转动的角速度ω （ rad/s ）
二、交变电流的瞬时值和峰值
i ＝ Im sin ωt
u ＝ Um sin ωt
e ＝ Em sin ωt
瞬时值
最大值
（峰值）
(计算某一时刻线圈受到的安培力用瞬时值)
(确定电容器的击穿电压用最大值)
若从中性面开始计时
【练习】如图所示是我国家庭电路中交变电流的 u-t 图，分析下列问题：
①. 电压的峰值是多少？
②. 周期和频率分别是多少？
③. 在1s内电流方向变化多少次？
④. 产生交变电流的线圈转动的角速度多大？
⑤. 写出电压的瞬时值表达式。
计算可得：如图所示的电流通过1 Ω的电阻时，在1 s内产生的热量为2.8 J，相当于一个电流为1.67 A的恒定电流通过这个电阻时，在1 s内产生的热量。
思考：交流电的效果能否用直流电来等效？
用甲、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，交流电源也用10分钟把水烧开。
通电相同的时间，产生相同的热量，意味着消耗了相同的电能，电流做了相同的功。对于用电器来讲，该段时间内交流电和直流电的效果是一样的，所以交流电在这段时间内的电功、电热、电功率、热功率可以用直流电的等效值来计算。
可见：这个交流电热效应的直流等效值有非常重要的意义。
1、有效值：让交流电与直流电分别通过大小相同的电阻，如果在交流电的一个周期内它们产生的热量相等，我们就把这个直流电的电流、电压（ I、U）叫作这个交流电的有效值。
R
R
~
（ I、U）
2、正弦交流电的有效值与最大值的关系：
三、交变电流的有效值
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
例题：如图所示交变电流图象为某一正弦式交变电流更换负值后的i－t 图象，求该交变电流的有效值.
1. 平均电动势：
2. 平均电流：
计算电荷量用平均值
3. 经过导体某截面电荷量：
四、交变电流的平均值
交变电流图象中，图线与时间轴所围面积与时间比值为平均值。
弦式交变电流“四值”比较
1.公式：
2.图像：
五、正弦式交变电流的公式和图像
例题：小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速运动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图所示。该阻值为r=4 Ω的线圈与一个R＝6 Ω的电阻构成闭合电路
（1）若改变交流电源的频率，保持其峰值不变，其电动势的有效值为多少？
（2）交流电流表、电压表的示数？
（3）电阻的热功率？
10V
或
拓展学习：电感器和电容器对交变电流的作用
观察：电感器对直流电和交流电的影响
观察发现：电感器对直流电的阻碍作用不明显；对交流电则有明显的阻碍作用。
1、电感器对交变电流的作用
②线圈的自感越大、交流的频率越高，线圈的感抗就越大。
①感抗：由于线圈与交变电流之间的电磁感应作用所引起的阻碍作用，这叫感抗。
③电感器的作用：通直流，阻交流；通低频，阻高频。
观察：电容器对直流电和交流电的影响
观察发现：电容器对直流电有隔断作用；对交流电则有导通作用。
2、电容器对交变电流的作用
②容抗：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。
①在交流电路中，电容器持续进行充放电，电路中持续存在充放电电流，所以电容器对交流电有导通作用。
③电容器的作用：隔直流，通交流；通高频，阻低频。
扼流圈是电工技术和电子技术常用的元件，它利用了电感器对交流的阻碍作用，分为高频扼流圈和低频扼流圈。
扼流圈
①高频扼流圈：通低频，阻高频
①低频扼流圈：通直流，阻交流（阻低频、阻高频）
（L 很小）
作业：
《课时作业》
《绿色通道》