高中物理 3.1 交變電流的特點(diǎn)課件 魯科版選修3-2

1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式單擊此處編輯母版文本樣式第二級(jí)第三級(jí)第四級(jí)第五級(jí)*第3章交變電流第1節(jié)交變電流的特點(diǎn)1231.恒定電流與交變電流的比較(1)定義:恒定電流:電流的大小和方向都不隨時(shí)間變化。交變電流:電流的大小和方向隨時(shí)間做周期性變化。(2)圖象:(3)正負(fù)極:直流電源有正負(fù)極,交流電源沒(méi)有正負(fù)極。在連接使用直流電源的用電器時(shí)一定要注意不要將正負(fù)極接反。如在使用直流電流表、直流電壓表時(shí)一定要讓電流從電表的正接線柱流入,負(fù)接線柱流出。1232.交變電流的周期和頻率(1)周期:交變電流完成一次周期性變化所需的時(shí)間叫做它的周期。(2)頻率:交變電流在單位時(shí)間(1 s)內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)叫做

2、它的頻率。(3)周期和頻率的關(guān)系 。(4)正(余)弦式交變電流:電流的大小和方向隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化,這種電流叫做正弦式交變電流。1233.交變電流的最大值和有效值(1)最大值:交變電流的最大值是指它的電動(dòng)勢(shì)、電壓或電流在一個(gè)周期內(nèi)能達(dá)到的最大值,又稱峰值。(2)有效值:讓交變電流與恒定電流通過(guò)相同電阻,如果它們?cè)谙嗤臅r(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等,這個(gè)恒定電流I、電壓U叫做這個(gè)交變電流、交變電壓的有效值。(3)正弦式交變電流峰值和有效值的關(guān)系:Im、Um表示峰值,I、U表示有效值,則練一練(多選)下列說(shuō)法正確的是()A.使用交流電的用電器銘牌上所標(biāo)示的額定電壓、額定電流的數(shù)值均為最大值B.用交流電流

3、表和電壓表測(cè)得的數(shù)值是有效值C.照明電路電壓220 V指的是有效值D.所有交變電流的有效值和最大值之間均存在 的關(guān)系解析:各種使用交變電流的用電器銘牌上所標(biāo)示的數(shù)值均為有效值,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;交流電表測(cè)量值為有效值,故選項(xiàng)B正確;照明電路電壓220 V指的是有效值,故選項(xiàng)C正確; 是正(余)弦式交變電流有效值和最大值的關(guān)系,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案:BC123探究一探究二探究一直流電和交變電流問(wèn)題導(dǎo)引下圖畫(huà)出的四種電流的波形,都是周期性變化的。你能判斷出哪些是交變電流嗎?其中哪個(gè)是正弦式交變電流呢?你能得出什么樣的規(guī)律呢?提示題圖乙、丙為交變電流,題圖乙是正弦式交變電流。大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化

4、的電流叫交變電流,其中按正弦規(guī)律變化的交變電流叫正弦式交變電流。探究一探究二名師精講1.直流電及其分類(1)方向不隨時(shí)間變化的電流叫直流電。(2)直流電分為恒定電流和脈動(dòng)直流電兩類。其中大小和方向都不隨時(shí)間改變的電流叫恒定電流;方向不隨時(shí)間改變,而大小隨時(shí)間改變的電流叫脈動(dòng)直流電。2.交變電流及其分類(1)大小和方向隨時(shí)間做周期性變化的電流叫交變電流。其中大小不變、方向改變的電流也是交變電流。(2)按交變電流的特點(diǎn)可分為正弦(或余弦)式交變電流、矩形波交變電流和鋸齒波交變電流等。探究一探究二3.交變電流的圖象(1)正弦式交變電流隨時(shí)間的變化情況可以由圖象表示出來(lái),圖象描述的是交變電流隨時(shí)間變化

5、的規(guī)律,它是一條正弦曲線,如圖所示。從圖中我們可以找出正弦式交變電流的最大值Im和周期T。探究一探究二(2)非正弦式交變電流的形式多種多樣,如圖是幾種常見(jiàn)的交變電流的圖象。特別提醒交變電流的形式是多種多樣的,其共同的特點(diǎn)是方向做周期性變化,交變電流的大小可以變,也可以不變。探究一探究二例題1(多選)關(guān)于交變電流和直流電的說(shuō)法中正確的是 ()A.如果電流大小做周期性變化,則一定是交變電流B.直流電的大小可以變化,但方向一定不變C.交變電流一定是按正弦或余弦規(guī)律變化的D.交變電流的最大特征就是電流的方向發(fā)生周期性的變化解析:方向不隨時(shí)間變化的電流是直流,其大小可以變化,若大小也不變則為恒定電流;大

6、小和方向隨時(shí)間做周期性變化的電流,叫交變電流,其中方向周期性變化是主要特征,正弦或余弦是其中的一種,故選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤,選項(xiàng)B、D正確。答案:BD反思區(qū)分交變電流和直流電的關(guān)鍵是看電流的方向是否隨時(shí)間發(fā)生變化。探究一探究二探究二交變電流有效值的理解與計(jì)算問(wèn)題導(dǎo)引如圖所示,兩個(gè)不同電路,相同的水壺且盛有等量的水,初溫相同,同時(shí)加熱相同時(shí)間把水燒開(kāi)。這能說(shuō)明什么呢?提示交變電流和直流電產(chǎn)生的效果(熱功率)相同。探究一探究二名師精講1.有效值的特點(diǎn)(1)交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來(lái)規(guī)定的,與電流的方向無(wú)關(guān),但一般與所取時(shí)間的長(zhǎng)短有關(guān),一般取一個(gè)周期的時(shí)間。(2)在定義有效值時(shí)應(yīng)注意三同:相同電

7、阻;相同時(shí)間;產(chǎn)生相同熱量。2.有效值的計(jì)算方法(1)分段計(jì)算交變電流在一個(gè)周期內(nèi)通過(guò)某電阻產(chǎn)生的熱量Q。(2)讓恒定電流通過(guò)相同的電阻,在交變電流的一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量等于Q,則Q=I2RT或 ,相對(duì)應(yīng)的I、U即為交變電流、交變電壓的有效值。探究一探究二探究一探究二探究一探究二特別提醒1.涉及交變電流的功、功率、焦耳熱的計(jì)算時(shí)要用交變電流的有效值,保險(xiǎn)絲的熔斷電流用有效值,交流用電器銘牌上所標(biāo)示的額定電壓、額定電流等量值為有效值,交流電壓表、電流表的示數(shù)為有效值。當(dāng)人們提到某一交流量的時(shí)候,如果沒(méi)有特別說(shuō)明,均指有效值。2.電容器的擊穿電壓指的是交變電壓的峰值。探究一探究二例題2如圖所示為一

8、交變電流的圖象,則該交變電流的有效值為多大?解析:令該交變電流通過(guò)一電阻R,它在前半周期 內(nèi)通過(guò)該電阻產(chǎn)生的熱量 ,它在后半周期 內(nèi)產(chǎn)生的熱量 ,故在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q交=Q1+Q2= 。設(shè)某一恒定電流I在相同的時(shí)間T內(nèi)通過(guò)該電阻產(chǎn)生的熱量為I2RT,由有效值的定義知 =I2RT,得I= I0。答案: I0反思只有正、余弦式交變電流才有 ,其他情況應(yīng)根據(jù)電流熱效應(yīng)求有效值。探究一探究二探究一探究二變式訓(xùn)練請(qǐng)寫(xiě)出如圖所示交變電壓的最大值、有效值。探究一探究二解析:題圖甲為正弦式交變電壓,故Um=2 V,U= V;題圖乙所示的交變電壓的最大值為2 V,有效值的計(jì)算同例題2,故U= V;題圖丙所

9、示的交變電壓顯然有Um=U=2 V;題圖丁所示的電壓為非對(duì)稱性交變電壓,故Um=4 V,有效值可根據(jù)U= 計(jì)算,得U=5 V。答案:甲:Um=2 V,U= V;乙:Um=2 V,U= V;丙:Um=2 V,U=2 V;丁:Um=4 V,U=5 V。1 2 3 4 51.如圖所示,圖象中不屬于交變電流的是()解析:交變電流的方向一定隨時(shí)間呈現(xiàn)周期性變化,故選項(xiàng)D符合題意。答案:D1 2 3 4 52.關(guān)于交變電流的有效值,以下說(shuō)法正確的是()A.交變電流的有效值就是它的平均值B.如果交變電流接在電阻R上一個(gè)周期T內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q,則電流的有效值為C.任何交變電流都具有 的關(guān)系D.照明電壓220

10、V和動(dòng)力電壓380 V指的是峰值解析:交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)定義的,平均值不是有效值,如線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)一圈,平均電動(dòng)勢(shì)為零,而有效值不為零,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;選項(xiàng)B符合有效值的定義,選項(xiàng)B正確; 的關(guān)系適用于正(余)弦式交變電流,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;照明電壓220 V和動(dòng)力電壓380 V指的是有效值,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案:B1 2 3 4 53.某電容器兩端所允許加的最大直流電壓是250 V。若它可以在正弦式交變電流電路中使用,交流電壓可以是 ()A.250 VB.220 VC.352 VD.177 V解析:電容器的耐壓值是指最大值,而交流電壓是指的有效值,根據(jù)正弦式交變電流的有效值公式得 。選項(xiàng)D符合題意。答案:D1 2 3 4 54.(多選)某交變電流的方向在1 s內(nèi)改變100次,則其周期T和頻率f分別為()A.T=0.01 sB.T=0.02 sC.f=100 HzD.f=50 Hz解析:由于正弦式交變電流每周期內(nèi)方向改變兩次,所以其頻率為50 Hz,由 得T=0.02 s。選項(xiàng)B、D正確。答案:BD1 2 3 4 55.如圖所示的電流i通過(guò)一個(gè)R=1 的電阻,它不是恒定電流。(1)計(jì)算通電1 s