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二课件（19张PPT）

第三章 交变电流
第2节 交变电流的描述
核心素养
1.知道描述交变电流的物理量有峰值、有效值、瞬时值、平均值、周期、频率,理
解它们的物理意义,并会进行计算。
2.能灵活利用有效值的定义来求交变电流的有效值。
3.能用公式和图像描述正弦式交变电流。
正弦式交变电流的大小和方向都随时间发生周期性变化，那么我们如何描述这种电流的变化特征呢?
1.周期(T)：
交变电流完成一次 变化所需的时间.
2.频率(f )：
周期的倒数叫作频率，数值等于交变电流在单位时间内完成周期性变化的 .
一、周期和频率
周期性
次数
2πf
一交变电流的电压随时间的变化图像如图3.2-1所示，这个交变电流的周期是多少?频率是多少?
T=0.02s
f=50Hz
例题1.如图是交流发电机的示意图，匀强磁场方向水平向右，磁感应强度为B0，线圈ABCD从图示位置开始计时，绕垂直于磁场方向的轴OO′逆时针匀速转动。已知转动角速度为ω，线圈ABCD的面积为S，匝数为N，内阻为r，外电路总电阻为R（包括滑环和电刷的接触电阻和电表电阻）、规定线圈中产生的感应电流方向沿ABCD为正方向，下列说法正确的是（　　）
A．线圈产生感应电动势的瞬时值表达式为
B．外电路的电压峰值表达式为
C．电路中产生的电流有效值表达式为
D．1秒内线圈中电流方向改变 次
C
一个交流电源的输出端电压的瞬时值表达式为u = 311sin50πt(V)，将一个不计内阻的交流电流表与一个阻值为220Ω的电阻串联后接在该电源上，则（ ）A．交流电流表的示数为1.55AB．交流电流表的示数为1AC．该交流电的频率为50HzD．该交流电的周期为0.02s
随堂演练1
B
1.峰值：交变电流的电压、电流能达到的最大数值叫峰值.电容器所能承受的电压要 交流电压的峰值，否则电容器就可能被击穿.
2.有效值：让交变电流与恒定电流分别通过 的电阻，如果在交变电流的一个周期内它们产生的 相等，则此恒定电流的数值叫作交变电流的有效值.
3.在正弦式交变电流中，最大值与有效值之间的关系
二、峰值和有效值
E＝_____＝ Em，U＝_____＝ Um，I＝_____＝ Im
高于
大小相同
热量
0.707
0.707
0.707
图3.2-2是通过一个R为1Ω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，这个电流是多大?
如图所示的电路中，电源电压
，A、B间接有“220V，440W”的电暖宝、“220V，220W”的抽油烟机、交流电压表及保险丝。下列说法正确的是（　　）
A．交流电压表的示数为311VB．电路要正常工作，保险丝的额定电流不能小于 A
C．电暖宝发热功率是抽油烟机发热功率的2倍D．1min抽油烟机消耗的电能为
例题2
D
几种常见电流的有效值
电流名称
电流图线
有效值
正弦式交
变电流????
?
I=
正弦半波
电流　????
?
I=
正弦单向
脉冲电流
?
I=?
矩形单向
脉冲电流
?
I= ?Im
非对称
性矩形
脉冲电流
?
I=?
随堂演练2
B
随堂演练3
BD
1.正弦式交变电流的公式和图像可以详细描述交变电流的情况.若线圈通过中性面时开始计时，交变电流的图像是 曲线.
2.若已知电压、电流最大值分别是Um、Im，周期为T，则正弦式交变电
流电压、电流表达式分别为u＝___________，i＝__________.
三、正弦式交变电流的公式和图像
正弦
如图所示，虚线的左边存在着方向垂直于纸面向里的匀强磁场，右边没有磁场。单匝矩形线圈的对称轴恰与磁场右边界重合，线圈平面与磁场垂直。线圈沿图示方向绕轴以角速度匀速转动（即边先向纸外、边先向纸里转动），规定沿方向为感应电流的正方向。从图示位置开始计时，下列四个图象中能正确表示线圈内感应电流i随时间t变化规律的是（　　）
A．
B．
C．
D．
例题3
B
四、拓展学习
电感器对交变电流的影响
通低频，阻高频
电容器对交变电流的影响
通交流，隔直流