3.2交变电流的描述—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修第二册课件19张PPT

第三章 交变电流
人教物理选择性必修2
交变电流的描述
2
复习
1.什么是交流电？
2.正弦交流电变化规律
方向随时间周期性变化的电流
一 表征交变电流变化快慢的物理量
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
2.频率f：
1s内完成周期性变化的次数，叫频率，单位Hz
3.角频率ω：
线圈在磁场中转动的角速度，单位rad/s
二 表征交变电流大小的物理量
1.瞬时值:对应某一时刻的交流的值，用e，i，u表示
e =Emsinωt
i =Imsinωt
u=Umsinωt
2.峰值：交变电流能达到的最大值，用Em，Im，Um表示
Em=nBSω
Im=Em/(R+r)
Um=ImR
注意：电容器的击穿电压要大于连入电路的交流电峰值
3.有效值
1）定义：
让交变电流和恒定电流通过大小相同的电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的热量相等，这个恒定电流的电流、电压，叫做这个交流电的有效值。
－
R
?
R
若在交流的一个周期内Q直=Q交，则直流电的I、U叫交流电的有效值。
思考与讨论
如图所示是通过一个R=1?的电阻的电流i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1s电阻R中产生的热量？
t/s
1
2
-1
-2
0.5
1
i/A
通如图所示电流，在1s内产生的热量为
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内产生相同的热量，这个电流是多大？
通恒定电流，在1s内产生的热量为
求得恒定电流的大小为
则电流I即为图中所示电流的有效值
2）正弦交流电有效值与峰值的关系
3）说明
对于交流电，不特殊指明均为有效值
交流用电器上的额定电压、额定电流都是有效值
交流电压表、电流表的示数是有效值
求交流电的功、功率和电热时，必须用有效值
保险丝的熔断电流为有效值
①
② 对含电容器的电路，交流电的峰值Um③ 平均值
电磁感应现象中计算感应电荷量时用平均值
计算平均感应电动势时用平均值
三 正弦式交变电流的公式和图像
1.公式：
2.图像：
三 电感器和电容器对交变电流的作用
A灯比B灯亮
自感形成对电流阻碍的作用
1.感抗：
L
~
u
S
B
L
E
S
A
现象：
结论：
原因：
电感器“通直流阻交流”
实验
电感器对交流电的阻碍作用
线圈自感系数越大，交流频率越高，感抗越大
实验
E
S
A
~
u
S
B
A灯不亮B灯亮
交变电压不断变化，电容器不断充电放电
现象：
结论：
原因：
电容器“通交流隔直流”
2.容抗：
电容器对交流电的阻碍作用
电容器的电容越大，交流的频率越高，容抗越小。
课堂小结
1. 表征交变电流变化快慢的物理量
2. 表征交变电流变化大小的物理量
T
f
ω
瞬时值 e，i，u
峰值 Em，Im，Um
有效值 I，U
有效值计算：电流的热效应
有效值应用：不特殊指明，交流电都取有效值
1.在我国电网中交变电流的周期是0.02s，1s内电流方向发生多少次改变？
2.一个电容器，当它的两个极板间的电压超过10V时，其间的电介质可能被破坏而不再绝缘，这个现象叫电介质的击穿，这个电压叫做这个电容器的耐压值。能否把这个电容器接在交流电压时10V的电路两端？为什么？
1s内50个周期，每个周期电流方向改变2次，故1s共改变100次。
不能，交流电压10V是有效值，峰值为14.14V，超过电容器的耐压值，电介质被击穿。
3.一个灯泡，上面写着“220V 40W”.当它正常工作时，通过灯丝电流的峰值时多少？
电流的有效值为
电流的峰值为
4.如图所示是一个正弦式电流的波形图。根据图像求出它的周期、频率、电流的峰值、电流的有效值。
i/A
t/s
0.25
+10
-10
0
0.05
0.1
0.15
0.2
由图像可知
T=0.2s
f=1/T=5Hz
Im=10A
5.有一个电热器，工作时的电阻为50Ω，接在电压为u=Umsinωt的交流电源上。其中Um=311V，ω=100πs-1.该电热器消耗的功率是多少？
电压的有效值为
电热器消耗的功率为
6.有A、B、C三条导线，它们与大地之间的电压随时间变化的规律如图所示。这三个电压中，哪两个的峰值相同？哪两个的相位相同？它们的周期有什么关系
u
t
A
B
C
A、B峰值相同，B、C相位相同，它们的周期都相同
再见！