3.2交變電流的描述 課件-高二下學期物理人教版（2019）選擇性必修第二冊

問題：正弦式交變電流的大小和方向都隨時間發(fā)生周期性變化，那么我們?nèi)绾蚊枋鲞@種電流的變化特征呢?新課導入第2節(jié)

交變電流的描述3.關(guān)系：我國工業(yè)和家庭電路中的交變電流的周期頻率角速度u/VO0.010.02t/s工業(yè)家庭1.

周期（T）：交變電流完成一次周期性變化(線圈轉(zhuǎn)動一圈)所需的時間。國際單位是s．2.頻率（f）：1s內(nèi)交變電流完成周期性變化的次數(shù)。單位是Hz．

電流方向變化在一個周期內(nèi)，交變電流的方向變化2次學習任務一交變電流的周期和頻率學習任務一峰值峰值u/VO0.010.02t/s工業(yè)家庭我國工業(yè)和家庭電路中的交變電流的u-t

圖例1：如圖所示是我國家庭電路中的交變電流u-t圖，分析下列問題：（1）交流電流完成一次周期性變化（線圈轉(zhuǎn)動一圈）所用多少時間？（2）交流電流在1s內(nèi)完成多少次周期性變化？（3）由前2問，可知周期和頻率有什么關(guān)系？（4）在1s內(nèi)電流方向變化多少次？0.02s周期T頻率

fu/VO12t/10-2

s31.決定正弦式交變電流的周期和頻率大小的因素是發(fā)電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速.2.我國電網(wǎng)使用的交變電流頻率f=50Hz,周期T=0.02s,ω=100πrad/s.在一個周期內(nèi)，交變電流的方向變化2次學習任務一[科學推理]如圖所示是通過一個R=5Ω的電阻的電流i隨時間t變化的圖像(僅畫出了一個周期).

(1)試計算1s內(nèi)電阻R中產(chǎn)生的熱量Q.(2)若有一恒定電流通過該電阻R,在1s內(nèi)產(chǎn)生同樣的熱量,則這個電流I的大小為多少?學習任務二交變電流的有效值學習任務二

[物理觀念]學習任務二交變電流的有效值學習任務二U=Um

=0.707UmI=Im

=0.707ImE=Em

=0.707Eme、u、iOTtEm、um、im-Em、-um、-imT/2OT/2Tte、u、iEm、um、im-Em、-um、-im注意：任何電流都有有效值，但上述關(guān)系只限于正弦式交變電流．(1)正弦式交變電流的有效值與最大值的關(guān)系[物理觀念]學習任務二交變電流的有效值學習任務二(2)當電流是非正弦式交變電流時，必須根據(jù)有效值的定義求解.即“三同”：電阻相同，時間相同(一個周期)，熱量相同.先計算交變電流在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q，再將熱量Q用相應的物理量的有效值表示，即Q＝

I2RT或Q＝____，最后代入數(shù)據(jù)求解有效值.[物理觀念]學習任務二交變電流的有效值學習任務二交流用電設備上所標的額定電壓和額定電流是指有效值交流電壓表、電流表測量的數(shù)值是指有效值以后提到的交變電流的數(shù)值，若沒有特殊說明的均指有效值！

學習任務二C1.對交變電流有效值的理解:交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應定義的,理解有效值重點在“等效”,等效是指恒定電流和交變電流在相同的時間內(nèi)、在相同的電阻上產(chǎn)生的熱量相同.

學習任務二

學習任務二[物理觀念]如圖甲為一電容器,圖乙為保險絲管.請回答下列問題:

(1)將電容器接在交流電源上,要保證電容器正常工作不被擊穿,需要考慮交變電流哪一個值?為什么?

(2)保險絲的熔斷電流指的是交變電流的最大值還是有效值?為什么?學習任務三交變電流四值的比較學習任務三

[答案]要考慮交變電流的最大值,只要達到擊穿電壓電容器必然會被擊穿.

[答案]保險絲的熔斷電流指交變電流的有效值,保險絲熔斷是保險絲由于電流的熱效應而溫度升高,最后熔化.

電容大小耐壓值（擊穿電壓)峰值：交變電流在一個周期內(nèi)所能達到的最大數(shù)值，叫做交變電流的峰值。通常用Em、Im和Um表示峰值。電動勢峰值：Em=NBSω

電容器上的標稱電壓值（又叫耐壓值或擊穿電壓）是電容器兩極間所允許電壓的峰值．超過該值就有被擊穿的危險。①峰值（最大值）額定電壓:電容器長期工作時所能承受的電壓

電容耐壓值（最大值)②瞬時值瞬時值：它是反映不同時刻交流電的大小和方向若從中性面開始計時，正弦交流瞬時值表達式為：定義：讓交流電和恒定電流通過阻值相同的電阻，如果它們在相同時間（一個周期）內(nèi)，產(chǎn)生熱量相等，則把這個恒定電流的電流I、電壓U，叫作該交流電的有效值。意義：描述交變電流做功或熱效應的物理量。如：某交流電有效電壓為220V，表示該交流電在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量相當于220V穩(wěn)恒電壓在同一周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量③.有效值★注意：定義有效值時要“三同”：電阻相同，時間相同（一個周期），熱量相同。④、平均值平均電動勢：平均電流：電荷量：計算電荷量用平均值項目物理含義重要關(guān)系適用情況瞬時值交變電流某一時刻的值計算線圈某一時刻的受力（安培力）情況最大值最大的瞬時值確定電容器的耐壓值或擊穿電壓有效值跟交變電流的熱效應等效的恒定電流值、電壓值正弦式交變電流(1)電流熱效應相關(guān)量(如功、功率、熱量)(2)交流電表（電壓表、電流表）的測量值(3)電氣設備銘牌標注額定電壓、額定電流(4)保險絲的熔斷電流平均值交變電流圖象中圖線與時間軸所圍面積與時間比值(1)某段時間內(nèi)產(chǎn)生的平均感應電動勢(2)某段時間內(nèi)產(chǎn)生感應電流的平均值(3)某段時間內(nèi)通過橫截面的電荷量

學習任務三BD

學習任務三電感器和電容器對交變電流的作用素養(yǎng)提升1、電感器對交變電流的阻礙作用——感抗素養(yǎng)提升(1)定義：由于線圈與交變電流之間的電磁感應作用所引起的阻礙作用，這叫感抗.(2)實驗和理論分析都表明，線圈的自感越大、交流的頻率越高，線圈的感抗就越大.(3)特性：通直流、阻交流，通低頻、阻高頻.2.電容器對交變電流的阻礙作用——容抗(1)定義：電容器對交流阻礙作用的大小叫容抗.(2)實驗和理論分析都表明，電容越大，交流的頻率越高，電容器對交流的阻礙作用就越小，容抗越小.(2)特性：通交流、隔直流，通高頻、阻低頻.素養(yǎng)提升示例

(多選)如圖所示,交流電源的電壓有效值U=220V,頻率f=50Hz,3只燈泡L1、L2、L3的亮度相同(線圈L無直流電阻).若將交流電源的頻率變?yōu)?00Hz,電壓不變,則(

)A.L1比原來亮B.L2比原來亮C.L3和原來一樣亮D.L3比原來亮素養(yǎng)提升AC素養(yǎng)提升[解析]當將交流電源的頻率變?yōu)?00Hz時,交流電源的頻率變大,根據(jù)電容器、電感器和電阻對電流作用的特點可知,電容器的容抗減小,對電流的阻礙作用減弱,L1中的電流增大,L1變亮,A正確;電感器的感抗增大,對電流的阻礙作用增強,L2中的電流減小,L2變暗,B錯誤;電阻的阻值不變,通過L3的電流也不變,L3的亮度和原來一樣,C正確,D錯誤.

課堂小結(jié)交變電流的描述周期和頻率正弦式交變電流的公式和圖像周期和頻率

峰值公式描述有效值

感抗峰值和有效值圖像描述容抗關(guān)于有效值的說明課后習題1.我國電網(wǎng)中交變電流的周期是0.02s，1s內(nèi)電流的方向發(fā)生多少次變化？課后習題2.一個電容器，當它的兩個極板間的電壓超過10V時，其間的電介質(zhì)就可能被破壞而不再絕緣，這個現(xiàn)象叫作電介質(zhì)的擊穿，這個擊穿電壓叫作這個電容器的耐壓值。能否把這個電容器接在正弦式交流電壓是9V的電路兩端？為什么？課后習題3.一個燈泡，上面寫著“220V40W”。當它接在正弦式交流電源上正常工作時，通過燈絲電流的峰值是多少？課后習題4.圖3.2-7是一個正弦式交變電流的波形圖。根據(jù)i-t圖像求出它的周期、頻率、電流的峰值、電流的有效值。課后習題5.有一個電熱器，工作時的電阻為50Ω，接在電壓u為U