高中物理人教版选修3-2 交变电流的描述（58张ppt）
文档属性
| 名称 | 高中物理人教版选修3-2 交变电流的描述（58张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 3.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-05-19 14:43:59 | ||
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文档简介
(共58张PPT)
交变电流的描述
高二年级 物理
回顾已学内容
正弦交变电流
公式：
图像：
正弦交变电流公式
我们可以从哪些角度来描述交变电流呢？
我们学过的具有周期性变化特点的运动有哪些呢？
i
0
t
周期与频率
周期（T）：作一次周期性变化所需的时间
国际单位：秒（s）
频率（f ）：在1s时间内完成周期性变化的次数
国际单位：赫兹(Hz)
一、周期与频率
正弦交流电的周期就是线圈匀速转动的周期
周期与频率
i
0
t0
2t0
4t0
t
3t0
周期和频率表示交变电流变化的快慢
我们还可以从哪些角度来描述交变电流？
Im
-Im
峰值与瞬时值
峰值（Im、Um、Em）：一个周期内的最大值
瞬时值（i、u、e）：随时间发生变化的数值
联系生活
日常生活中所用的正弦交变电流的峰值电压为311V，
频率是50Hz，周期是0.02s
联系生活
u/V
0
t/s
0.01
0.02
311
-311
观察生活
交流电使白炽灯发光
~
R
直流电(U=10V)
R
白炽灯亮度相同
直流电(U=10V)
交流电
白炽灯亮度相同
恒定的电压能产生与交流电相同的效果
有效值
定义：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同，而
这个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。
计算交变电流的有效值
电流通过电阻
电能转化为热能
焦耳定律：Q=I2Rt
~
R
~
R
设通电时间为T=1s
效果相同
I=
~
R
有效值
定义：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同，而
这个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。
设通电时间为T=1s
等效思想
Q交=Q直
~
R
R、T不变
如何计算正弦交变电流的有效值？
电流的热效应与电流的方向和先后作用的时间顺序无关
二者在一个周期内通过阻值相同的电阻产生相同的热量
i
0
T
t
0
T
t
i
在一个周期T 内：
在任意时刻t：
在一个周期T：
在一个周期T 内：
有效值
定义：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同，而
这个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。
在一个周期T：
正弦交变电流的有效值
借助等效思想，利用电流热效应，
可以计算得到正弦交变电流的有效值
生活中的有效值与峰值
日常生活中的电压为正弦交变电压，峰值为311V
生活中的有效值与峰值
交流电表表盘上标注的电压和电流值是有效值
生活中的有效值与峰值
交流电路中电容器的耐压值
必须大于峰值
生活中的有效值与峰值
铭牌上标注的数值一般为有效值
拓 展
计算电荷量q时，电流用什么值呢？
电流的平均值
根据q=It，
学以致用
例：一个小型电热器若接在输出电压为10V的直流电源上,消耗电功率为P；若把它接在某个正弦交流电源上,其消耗的电功率为P/2.如果电热器电阻不变,则此交流电源输出电压的最大值是多少？
正弦交变电流的有效值与峰值
等效思想
例：一个小型电热器若接在输出电压为10V的直流电源上,消耗电功率为P；若把它接在某个正弦交流电源上,其消耗的电功率为P/2.如果电热器电阻不变,则此交流电源输出电压的最大值是多少？
直流电源：
交流电源：
例：如图所示,交流发电机的矩形线圈abcd中，ab=cd=50cm,bc=ad=30cm,匝数n=100,线圈电阻r=0.2Ω,外电阻R=4.8Ω.线圈在磁感强度B=0.05T的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OO'匀速转动,角速度ω=100πrad/s。求解如下问题：
学以致用
(1)从图示位置开始计时,写出感应电流随时间变化的函数
表达式
(1)从图示位置开始计时,写出感应电流随时间变化的函数
表达式
ab=cd=50cm
bc=ad=30cm
n=100
r=0.2Ω
R=4.8Ω
B=0.05T
ω=100πrad/s
(2) 时，通过电阻R的电流和其两端的电压值
R两端的电压：
(3) 电路中电压表与电流表的读数是多少
(4)此交流发电机的功率
电能全部转化为电热
P电=P热=I 2(R+r)
P电=P热
(4)此交流发电机的功率
ab=cd=50cm
bc=ad=30cm
n=100
r=0.2Ω
R=4.8Ω
B=0.05T
ω=100πrad/s
P电=P热=I 2(R+r)
P电=5.5×103W
(5)从图示位置开始计时,在四分之一周期内通过R的电荷量Q
(5)从图示位置开始计时,在四分之一周期内通过R的电荷量Q
(5)从图示位置开始计时,在四分之一周期内通过R的电荷量Q
ab=cd=50cm
bc=ad=30cm
n=100
r=0.2Ω
R=4.8Ω
B=0.05T
ω=100πrad/s
课堂小结
物理量 物理含义
周期(T) 作一次周期性变化所需的时间
频率(f) 在1s时间内完成周期性变化的次数
瞬时值(e、i、u) 交变电流某一时刻的值
峰值(Em、Im、Um) 最大的瞬时值
有效值(E、I、U) 跟交变电流的热效应等效的恒定电流值
交变电流的描述
高二年级 物理
回顾已学内容
正弦交变电流
公式：
图像：
正弦交变电流公式
我们可以从哪些角度来描述交变电流呢？
我们学过的具有周期性变化特点的运动有哪些呢？
i
0
t
周期与频率
周期（T）：作一次周期性变化所需的时间
国际单位：秒（s）
频率（f ）：在1s时间内完成周期性变化的次数
国际单位：赫兹(Hz)
一、周期与频率
正弦交流电的周期就是线圈匀速转动的周期
周期与频率
i
0
t0
2t0
4t0
t
3t0
周期和频率表示交变电流变化的快慢
我们还可以从哪些角度来描述交变电流？
Im
-Im
峰值与瞬时值
峰值（Im、Um、Em）：一个周期内的最大值
瞬时值（i、u、e）：随时间发生变化的数值
联系生活
日常生活中所用的正弦交变电流的峰值电压为311V，
频率是50Hz，周期是0.02s
联系生活
u/V
0
t/s
0.01
0.02
311
-311
观察生活
交流电使白炽灯发光
~
R
直流电(U=10V)
R
白炽灯亮度相同
直流电(U=10V)
交流电
白炽灯亮度相同
恒定的电压能产生与交流电相同的效果
有效值
定义：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同，而
这个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。
计算交变电流的有效值
电流通过电阻
电能转化为热能
焦耳定律：Q=I2Rt
~
R
~
R
设通电时间为T=1s
效果相同
I=
~
R
有效值
定义：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同，而
这个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。
设通电时间为T=1s
等效思想
Q交=Q直
~
R
R、T不变
如何计算正弦交变电流的有效值？
电流的热效应与电流的方向和先后作用的时间顺序无关
二者在一个周期内通过阻值相同的电阻产生相同的热量
i
0
T
t
0
T
t
i
在一个周期T 内：
在任意时刻t：
在一个周期T：
在一个周期T 内：
有效值
定义：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同，而
这个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。
在一个周期T：
正弦交变电流的有效值
借助等效思想，利用电流热效应，
可以计算得到正弦交变电流的有效值
生活中的有效值与峰值
日常生活中的电压为正弦交变电压，峰值为311V
生活中的有效值与峰值
交流电表表盘上标注的电压和电流值是有效值
生活中的有效值与峰值
交流电路中电容器的耐压值
必须大于峰值
生活中的有效值与峰值
铭牌上标注的数值一般为有效值
拓 展
计算电荷量q时，电流用什么值呢？
电流的平均值
根据q=It，
学以致用
例：一个小型电热器若接在输出电压为10V的直流电源上,消耗电功率为P；若把它接在某个正弦交流电源上,其消耗的电功率为P/2.如果电热器电阻不变,则此交流电源输出电压的最大值是多少？
正弦交变电流的有效值与峰值
等效思想
例：一个小型电热器若接在输出电压为10V的直流电源上,消耗电功率为P；若把它接在某个正弦交流电源上,其消耗的电功率为P/2.如果电热器电阻不变,则此交流电源输出电压的最大值是多少？
直流电源：
交流电源：
例：如图所示,交流发电机的矩形线圈abcd中，ab=cd=50cm,bc=ad=30cm,匝数n=100,线圈电阻r=0.2Ω,外电阻R=4.8Ω.线圈在磁感强度B=0.05T的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OO'匀速转动,角速度ω=100πrad/s。求解如下问题：
学以致用
(1)从图示位置开始计时,写出感应电流随时间变化的函数
表达式
(1)从图示位置开始计时,写出感应电流随时间变化的函数
表达式
ab=cd=50cm
bc=ad=30cm
n=100
r=0.2Ω
R=4.8Ω
B=0.05T
ω=100πrad/s
(2) 时，通过电阻R的电流和其两端的电压值
R两端的电压：
(3) 电路中电压表与电流表的读数是多少
(4)此交流发电机的功率
电能全部转化为电热
P电=P热=I 2(R+r)
P电=P热
(4)此交流发电机的功率
ab=cd=50cm
bc=ad=30cm
n=100
r=0.2Ω
R=4.8Ω
B=0.05T
ω=100πrad/s
P电=P热=I 2(R+r)
P电=5.5×103W
(5)从图示位置开始计时,在四分之一周期内通过R的电荷量Q
(5)从图示位置开始计时,在四分之一周期内通过R的电荷量Q
(5)从图示位置开始计时,在四分之一周期内通过R的电荷量Q
ab=cd=50cm
bc=ad=30cm
n=100
r=0.2Ω
R=4.8Ω
B=0.05T
ω=100πrad/s
课堂小结
物理量 物理含义
周期(T) 作一次周期性变化所需的时间
频率(f) 在1s时间内完成周期性变化的次数
瞬时值(e、i、u) 交变电流某一时刻的值
峰值(Em、Im、Um) 最大的瞬时值
有效值(E、I、U) 跟交变电流的热效应等效的恒定电流值