人教版（2019）高二 物理 选择性必修 第二册 第三章：3.2-交流电的描述(共44张PPT)
文档属性
| 名称 | 人教版（2019）高二 物理 选择性必修 第二册 第三章：3.2-交流电的描述(共44张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-02-18 16:11:40 | ||
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文档简介
课件44张PPT。复习回顾(一)交变电流： 大小和方向随时间作周期性变化的电流;简称交流。 其中按正弦规律变化的交流电叫正弦交流电。 （二）正弦交流电的产生及变化规律 当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生的交流是随时间按正弦规律变化的。即正弦交流。 跟磁感线垂直的平面叫做中性面。这一位置穿过线圈的磁通量最大，但线圈的磁通量变化率为零，线圈中无感应电动势。1、产生：2、中性面：3、规律： 函数表达式：从中性面开始计时在纯电阻电路中:
电流: 电压:电动势:第二节 交变电流的描述交变电流完成一次周期性变化所需要的时间Ts描述交变电流变化的快慢
T=1/f,
ω=2πf单位时间完成周期性变化的次数fHZ某一时刻的值e,u,iV,V ,A描述某一时刻的情况交变电流的最大值V,V,
A描述电压高低和电流强弱Em Um Im描述交变电流变化的快慢一、描述交流电的物理量(自学，填写下表）例题1：如图是一个交变电压的图象，根据图象求出交变电流的周期和频率、电压的最大值和瞬时值。答：T=0.2S， f=5Hz
Um=8V，
U=8sin10π t V例题2、我国生产和生活用交流电的周期T＝_______s，频率f= _______Hz，角速度ω＝_______rad/s，在1s内电流的方向变化________次。0.0250１００π100 例3.某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系，如图所示，如果其它条件不变，仅使线圈的转速加倍，则交流电动势的最大值和周期分别变为 （ ）A．400V，0.02s B．200V, 0.02s
C．400V, 0.08s D．200V, 0.08sB问题1：如图所示电流I=2A通过一个R=2Ω的电阻。它是恒定电流。怎样计算通过1 S内电阻R中产生的热量?解：根据焦耳定律得：二、描述交流电的物理量——有效值问题2： 如图所示电流I通过一个R=1Ω的电阻。他不是恒定电流。
1. 怎样计算通过1 S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，这个电流是多大？1、有效值：
（1）概念的引入：为了反映交变电流所产生的效果，引入有效值的概念．
（2）定义：使交变电流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相等时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交变电流的有效值Q1Q2假如Q1 = Q2 ，那么i的有效值为 I 2、有效值与最大值之间的关系： 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．需安定义计算。(3)说明：A、以上关系式只适用于正弦或余弦交
流电；B、交流用电器的额定电压和额定电流
指的是有效值； C、交流电流表和交流电压表的读数是
有效值D、对于交流电若没有特殊说明的均指
有效值220V 例4.如图表示一交流的电流随时间变化的图像,求该电流的有效值。平均值：B、求通过某导体截面的电量一定要用
平均值。（4）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。 例题5：边长为a的单匝正方形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，以OO’为轴匀速转动，角速度为ω，转轴与磁场方向垂直，线圈电阻为R，求：(1)线圈从图示位置转过T／4的过程中产生的
热量Q．(2)线圈从图示位置转过T／4的
过程中通过线圈某截面的电
量q． 三、相位及相位差1、相位：2、相位差：两支交流电的相位之差叫做它们的相位差。如：小结1、最大值（峰值）： Em Um Ｉm ２、瞬时值： u i e3、周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间。4、频率：一秒内完成周期性变化的次数。5、有效值： E U I （1）定义： 根据电流的热效应来规定，让交流电和直流通过相同阻值的电阻，如果他们在一个周期内产生的热量相等，就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值。（2）正弦交流电的有效值与最大值的关系：注意：A.对于交流电若没有特殊说明的均指有效值 C.求通过某导体截面的电量一定要用平均值。 B.在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。 巩固练习 练习1、如图表示一交流随时间变化的图像，求此交流的有效值。 练习2.图中两交变电流通过相同的电阻R。求：（1）分别写出它们的有效值、周期和频率。（2）计算它们在R上产生的功率之比。（2）P甲:P乙＝I12R:I22R＝（I1／I2）2＝1:2 练习3:一个电阻接在10V的直流电源上，它的发热功率是P，当接到电压为u=10sinωtV的交流电源上，它的发热功率 （ ）
A．0.25P B．0.5P
C．P D．2P
B练习4.如图所示，线圈的面积是0.05㎡，共有100匝；线圈电阻为1Ω，外接电阻R＝9Ω，匀强磁场的磁感应强度为B＝1／πT，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时，求：(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线 圈中感应电动势的瞬时表达式；(2)线圈转过1／30s时电动势的瞬时值多大；(4) 线圈每转过一周，外力所做的功。(3)电路中电压表和电流表示数 各是多少2.5 J练习5.如图所示，矩形线圈的匝数为n，线圈面积为S，线圈内阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO’轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R。在线圈由图示位置转过90°的过程中，求：(1)通过电阻R的电量q；(2) 电阻R上产生的焦耳热Q 在此过程中电阻R上的焦耳热为一个周期内产生焦耳热的1／4， 练习7、5A 选B练习8、如图所示，为一直流电通过如图所示的电阻R，则交变电流表的示数为——A。2.5A练习10. 下列各种情况中所指的数值，哪些是交流电的有效值（ ）
A.交流电路中交流电压表所指示的数值。
B.家用电器（如灯泡）上标明的额定电压值。
C.闭合矩形导线框在匀强磁场中绕垂直于磁感线匀速转动过程中，转到线框平面与磁感线平行的位置时的感应电动势的数值。
D.电工工具上标明的耐压值。AB练习11.阻值R=50Ω的电热丝接在电压 （V）的交流电源上，电流表的示数为 A，电热丝两端电压表的示数为 V.如果将一个电容器接在该交流电源上，要使电容器不被击穿，所选的电容器能承受的最大电压应不小于 V.
2100练习12、如图所示为某正弦交流电流的图像，求其峰值、周期和角速度，并写出该电流的瞬时值表达式。
解析：从图中可看出交变电流的周期T＝0.02s，在t＝0.0025s＝T／8时，电流为14.14A，而t＝T／8时线圈从中性面转过的角度为45°。由电流表达式i＝Imsinωt得：14.14＝Imsin45°Im＝14.14／sin45°＝20A而ω＝2π／T＝314rad/s.故此电流的瞬时表达式为i＝20sin314t(A)练习13、图中两交变电流通过相同的电阻R。求：（1）分别写出它们的有效值、周期和频率。（2）计算它们在R上产生的功率之比。解析： （1）图甲为正弦交流电，其有效值I1＝Im／ ＝
2.5 A，周期T1＝0.4s，频率f1＝2.5Hz；图乙为方波交流电，电流的大小不变、方向作周期变化，由于热效应与电流方向无关，因而它的有效值为5A，周期T2＝0.4s，频率f2＝2.5Hz。 （2）由公式P＝I2R得：
P甲:P乙＝I12R:I22R＝（I1／I2）2＝1:2练习14、一个电阻接在10V的直流电源上，它的发热功率是P，当接到电压为u=10sinωtV的交流电源上，它的发热功率--------------------（ ）
A．0.25P B．0.5P C．P D．2P
B练习15、如图所示，线圈的面积是0.05㎡，共有100匝；线圈电阻为1Ω，外接电阻R＝9Ω，匀强磁场的磁感应强度为B＝1／πT，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时，求：(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时表达式；解析：(2)线圈转过1／30s时电动势的瞬时值多大；练习15、如图所示，线圈的面积是0.05㎡，共有100匝；线圈电阻为1Ω，外接电阻R＝9Ω，匀强磁场的磁感应强度为B＝1／πT，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时，求：(3)电路中电压表和电流表示数各是多少。
电动势的有效值为电流表的示数电压表的示数练习16、如图所示，矩形线圈的匝数为n，线圈面积为S，线圈内阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO’轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R。在线圈由图示位置转过90°的过程中，求：(1)通过电阻R的电量q；解析： 在此过程中，穿过线圈磁通量变化所用时间
产生的平均电动势为
平均电流为 通过R的电量 （2）电阻R上产生的焦耳热Q 在此过程中电阻R上的焦耳热为一个周期内产生焦耳热的1／4， 16、如图所示，矩形线圈的匝数为n，线圈面积为S，线圈内阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO’轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R。在线圈由图示位置转过90°的过程中，求：17、边长为a的单匝正方形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，以OO’为轴匀速转动，角速度为ω，转轴与磁场方向垂直，线圈电阻为R，求：(1)线圈从图示位置转过T／4的过程中产生的热量Q 解析：(2)线圈从图示位置转过T／4的过程中通过线圈某截面的电量q 解析： 18.某交流电压随时间的变化规律如图所示，则此交流电的频率是_____Hz。若将该电压加在10uF的电容器上，则电容器的耐压值不应小于______V；若将该电压加在一阻值为1KΩ的纯电阻用电器上，用电器恰能正常工作，为避免意外事故的发生，该电路中保险丝的额定电流不能低于______A。200－20020.25200u/vt/s
电流: 电压:电动势:第二节 交变电流的描述交变电流完成一次周期性变化所需要的时间Ts描述交变电流变化的快慢
T=1/f,
ω=2πf单位时间完成周期性变化的次数fHZ某一时刻的值e,u,iV,V ,A描述某一时刻的情况交变电流的最大值V,V,
A描述电压高低和电流强弱Em Um Im描述交变电流变化的快慢一、描述交流电的物理量(自学，填写下表）例题1：如图是一个交变电压的图象，根据图象求出交变电流的周期和频率、电压的最大值和瞬时值。答：T=0.2S， f=5Hz
Um=8V，
U=8sin10π t V例题2、我国生产和生活用交流电的周期T＝_______s，频率f= _______Hz，角速度ω＝_______rad/s，在1s内电流的方向变化________次。0.0250１００π100 例3.某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系，如图所示，如果其它条件不变，仅使线圈的转速加倍，则交流电动势的最大值和周期分别变为 （ ）A．400V，0.02s B．200V, 0.02s
C．400V, 0.08s D．200V, 0.08sB问题1：如图所示电流I=2A通过一个R=2Ω的电阻。它是恒定电流。怎样计算通过1 S内电阻R中产生的热量?解：根据焦耳定律得：二、描述交流电的物理量——有效值问题2： 如图所示电流I通过一个R=1Ω的电阻。他不是恒定电流。
1. 怎样计算通过1 S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，这个电流是多大？1、有效值：
（1）概念的引入：为了反映交变电流所产生的效果，引入有效值的概念．
（2）定义：使交变电流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相等时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交变电流的有效值Q1Q2假如Q1 = Q2 ，那么i的有效值为 I 2、有效值与最大值之间的关系： 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．需安定义计算。(3)说明：A、以上关系式只适用于正弦或余弦交
流电；B、交流用电器的额定电压和额定电流
指的是有效值； C、交流电流表和交流电压表的读数是
有效值D、对于交流电若没有特殊说明的均指
有效值220V 例4.如图表示一交流的电流随时间变化的图像,求该电流的有效值。平均值：B、求通过某导体截面的电量一定要用
平均值。（4）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。 例题5：边长为a的单匝正方形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，以OO’为轴匀速转动，角速度为ω，转轴与磁场方向垂直，线圈电阻为R，求：(1)线圈从图示位置转过T／4的过程中产生的
热量Q．(2)线圈从图示位置转过T／4的
过程中通过线圈某截面的电
量q． 三、相位及相位差1、相位：2、相位差：两支交流电的相位之差叫做它们的相位差。如：小结1、最大值（峰值）： Em Um Ｉm ２、瞬时值： u i e3、周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间。4、频率：一秒内完成周期性变化的次数。5、有效值： E U I （1）定义： 根据电流的热效应来规定，让交流电和直流通过相同阻值的电阻，如果他们在一个周期内产生的热量相等，就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值。（2）正弦交流电的有效值与最大值的关系：注意：A.对于交流电若没有特殊说明的均指有效值 C.求通过某导体截面的电量一定要用平均值。 B.在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。 巩固练习 练习1、如图表示一交流随时间变化的图像，求此交流的有效值。 练习2.图中两交变电流通过相同的电阻R。求：（1）分别写出它们的有效值、周期和频率。（2）计算它们在R上产生的功率之比。（2）P甲:P乙＝I12R:I22R＝（I1／I2）2＝1:2 练习3:一个电阻接在10V的直流电源上，它的发热功率是P，当接到电压为u=10sinωtV的交流电源上，它的发热功率 （ ）
A．0.25P B．0.5P
C．P D．2P
B练习4.如图所示，线圈的面积是0.05㎡，共有100匝；线圈电阻为1Ω，外接电阻R＝9Ω，匀强磁场的磁感应强度为B＝1／πT，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时，求：(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线 圈中感应电动势的瞬时表达式；(2)线圈转过1／30s时电动势的瞬时值多大；(4) 线圈每转过一周，外力所做的功。(3)电路中电压表和电流表示数 各是多少2.5 J练习5.如图所示，矩形线圈的匝数为n，线圈面积为S，线圈内阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO’轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R。在线圈由图示位置转过90°的过程中，求：(1)通过电阻R的电量q；(2) 电阻R上产生的焦耳热Q 在此过程中电阻R上的焦耳热为一个周期内产生焦耳热的1／4， 练习7、5A 选B练习8、如图所示，为一直流电通过如图所示的电阻R，则交变电流表的示数为——A。2.5A练习10. 下列各种情况中所指的数值，哪些是交流电的有效值（ ）
A.交流电路中交流电压表所指示的数值。
B.家用电器（如灯泡）上标明的额定电压值。
C.闭合矩形导线框在匀强磁场中绕垂直于磁感线匀速转动过程中，转到线框平面与磁感线平行的位置时的感应电动势的数值。
D.电工工具上标明的耐压值。AB练习11.阻值R=50Ω的电热丝接在电压 （V）的交流电源上，电流表的示数为 A，电热丝两端电压表的示数为 V.如果将一个电容器接在该交流电源上，要使电容器不被击穿，所选的电容器能承受的最大电压应不小于 V.
2100练习12、如图所示为某正弦交流电流的图像，求其峰值、周期和角速度，并写出该电流的瞬时值表达式。
解析：从图中可看出交变电流的周期T＝0.02s，在t＝0.0025s＝T／8时，电流为14.14A，而t＝T／8时线圈从中性面转过的角度为45°。由电流表达式i＝Imsinωt得：14.14＝Imsin45°Im＝14.14／sin45°＝20A而ω＝2π／T＝314rad/s.故此电流的瞬时表达式为i＝20sin314t(A)练习13、图中两交变电流通过相同的电阻R。求：（1）分别写出它们的有效值、周期和频率。（2）计算它们在R上产生的功率之比。解析： （1）图甲为正弦交流电，其有效值I1＝Im／ ＝
2.5 A，周期T1＝0.4s，频率f1＝2.5Hz；图乙为方波交流电，电流的大小不变、方向作周期变化，由于热效应与电流方向无关，因而它的有效值为5A，周期T2＝0.4s，频率f2＝2.5Hz。 （2）由公式P＝I2R得：
P甲:P乙＝I12R:I22R＝（I1／I2）2＝1:2练习14、一个电阻接在10V的直流电源上，它的发热功率是P，当接到电压为u=10sinωtV的交流电源上，它的发热功率--------------------（ ）
A．0.25P B．0.5P C．P D．2P
B练习15、如图所示，线圈的面积是0.05㎡，共有100匝；线圈电阻为1Ω，外接电阻R＝9Ω，匀强磁场的磁感应强度为B＝1／πT，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时，求：(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时表达式；解析：(2)线圈转过1／30s时电动势的瞬时值多大；练习15、如图所示，线圈的面积是0.05㎡，共有100匝；线圈电阻为1Ω，外接电阻R＝9Ω，匀强磁场的磁感应强度为B＝1／πT，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时，求：(3)电路中电压表和电流表示数各是多少。
电动势的有效值为电流表的示数电压表的示数练习16、如图所示，矩形线圈的匝数为n，线圈面积为S，线圈内阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO’轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R。在线圈由图示位置转过90°的过程中，求：(1)通过电阻R的电量q；解析： 在此过程中，穿过线圈磁通量变化所用时间
产生的平均电动势为
平均电流为 通过R的电量 （2）电阻R上产生的焦耳热Q 在此过程中电阻R上的焦耳热为一个周期内产生焦耳热的1／4， 16、如图所示，矩形线圈的匝数为n，线圈面积为S，线圈内阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO’轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R。在线圈由图示位置转过90°的过程中，求：17、边长为a的单匝正方形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，以OO’为轴匀速转动，角速度为ω，转轴与磁场方向垂直，线圈电阻为R，求：(1)线圈从图示位置转过T／4的过程中产生的热量Q 解析：(2)线圈从图示位置转过T／4的过程中通过线圈某截面的电量q 解析： 18.某交流电压随时间的变化规律如图所示，则此交流电的频率是_____Hz。若将该电压加在10uF的电容器上，则电容器的耐压值不应小于______V；若将该电压加在一阻值为1KΩ的纯电阻用电器上，用电器恰能正常工作，为避免意外事故的发生，该电路中保险丝的额定电流不能低于______A。200－20020.25200u/vt/s