3.2 交變電流的描述 課件 高二物理人教版（2019）選擇性必修二

第2節(jié)

交變電流的描述第三章

人教版

高中選擇性必修第二冊峰值和有效值02正弦式交變電流的公式和圖像03鞏固提升05周期和頻率01電感器和電容器對交變電流的作用04新課導入通過上一節(jié)的學習，我們已經(jīng)知道堅實的鋼架托著輸電線輸送的電流是由發(fā)電廠產(chǎn)生的交變電流，那么我們需要掌握哪些數(shù)據(jù)才能準確的將電輸送到千家萬戶中？周期和頻率PART01交流電的變化快慢01仔細觀察下圖中的交變電流變化規(guī)律，他們有什么異同？eO246t/s8eO246t/s8交變電流的變化快慢情況不一樣。交流電的周期和頻率02我們可以利用周期和頻率描述交變電流變化的快慢情況：1.周期T：交變電流完成一次周期性變化所需的時間，叫做交變流電的周期，單位s2.頻率f：1s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)，叫頻率，單位Hz周期和頻率間有什么關(guān)系，它們和交流電發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的角速?度間又有什么關(guān)系？除此之外，交變電流還有哪些特性？峰值和有效值PART02峰值01上一節(jié)中，我們知道正弦式交變電流的變化規(guī)律是怎樣的？e=Emsinωti=Imsinωtu=umsinωt交變電流的峰值是交變電流在一個周期內(nèi)所能達到的最大數(shù)值，可以用來表示交流電的電流或電壓變化幅度。Em

＝NωBS峰值Um

＝ImR外我國家用交變電流的電壓為220V,這里的“220V”是怎么來的？思考與討論02如圖是通過一個R=1Ω的電阻的電流i隨時間變化的曲線。這個電流不是恒定電流。（1）怎樣計算通過1S內(nèi)電阻R中產(chǎn)生的熱量?（2）如果有一個大小、方向都不變的恒定電流通過這個電阻R也能在1S內(nèi)產(chǎn)生同樣的熱量，這個電流是多大？在0.2-0.5s內(nèi)電路中產(chǎn)生的熱量為Q2，則（1）在0-0.2s內(nèi)電路中產(chǎn)生的熱量為Q1，則故1s內(nèi)產(chǎn)生的總熱量：Q交=2（Q1+Q2）=2.8J（2）Q直=Q交帶入數(shù)據(jù)得：有效值03讓交變電流與恒定電流分別通過大小相同的電阻，如果在交變電流的一個周期內(nèi)它們產(chǎn)生的熱量相等，而這個恒定電流的電流與電壓分別為I、U，我們就把

I、U

叫作這一交變電流的有效值。從有效值的定義看，“有效”指的是電流熱效應的等效。RR~等效有效值03理論計算表明，正弦交流電的峰值與有效值有以下關(guān)系：對有效值的理解(1)交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應來定義的．交變電流和恒定電流是一種等效替代關(guān)系．(2)注意“三同”：電阻相同，時間相同，產(chǎn)生的熱量相同．有效值03怎樣求一般交流電的有效值？交流恒定電流ＩＵ通過大小相同電阻R在交流電的一個周期內(nèi)交流的有效值為ＩＵQ交=Q直有效值與峰值的應用041.峰值的應用把電容器接在交流電路中，就需要知道電壓的峰值。電容器所能承受的電壓要高于交流電壓的峰值，否則電容器就可能被擊穿。耐壓值（最大值）2.有效值的應用交流用電設備上所標的額定電壓和額定電流是指有效值保險絲的熔斷電流是指有效值無特別說明時提到的交變電流的數(shù)值是指有效值交流電壓表、電流表測量的數(shù)值是指有效值交變電流的平均值05平均電動勢：平均電流：電荷量：計算電荷量用平均值交變電流的“四值”比較06物理量物理含義重要關(guān)系適用情況及說明瞬時值最大值有效值平均值交變電流某一時刻的值e＝Emsinωtu＝Umsinωt計算線圈某時刻的受力情況最大的瞬時值Em＝NBSω電容器的擊穿電壓交變電流圖象中圖線與時間軸所圍的面積與時間的比值跟交變電流的熱效應等效的恒定電流的值(1)計算與電流的熱效應有關(guān)的量(如功、功率、熱量)等計算通過電路橫截面的電荷量對正(余)弦交流電i＝Imsinωt(2)電氣設備“銘牌”上所標值(3)保險絲的熔斷電流(4)交流電流表、電壓表的示數(shù)正弦式交變電流的公式和圖像PART301正弦式交變電流的公式和圖像我們可以采用哪些方法形象描述交變電流變化規(guī)律？詳細描述交變電流公式圖像01正弦式交變電流的公式和圖像寫出以下兩種情況下交流電的表達式電感器和電容器對交變電流的作用PART401電感器對交變電流的阻礙作用問題1：直流電源電動勢與交變電源電動勢有效值相等，內(nèi)阻相同。燈泡和電感器均相同。接交流電和直流電，燈泡的亮度是否相同？接直流電時，有電感器和無電感器燈泡的亮度是否相同？

L

S

E

圖甲：電感器對直流電作用圖乙：電感器對交流電作用

L

S

u

操作1:線圈L

串聯(lián)燈泡后接到直流電源操作2:用導線將線圈L

短路現(xiàn)象:燈泡亮度基本不變化。實驗說明什么?操作1:線圈L

串聯(lián)燈泡后接到交流電源操作2:用導線將線圈L

短路現(xiàn)象:

燈泡亮度變亮。實驗說明什么?01電感器對交變電流的阻礙作用01電感器對交變電流的阻礙作用結(jié)論：電感器對直流電幾乎無影響，電感器對交流電有阻礙作用。影響感抗大小的因素有哪些呢？1.感抗：電感線圈對交變電流的阻礙作用。用字母XL

表示，單位是歐

(Ω)。2.意義：描述電感器對交變電流的阻礙作用大小的物理量。

L

S

u

01電感器對交變電流的阻礙作用02電感器對交變電流的阻礙作用通直流，阻交流。通低頻，阻高頻。阻礙原因電感器有自感作用，自感電動勢越大阻礙作用就越大

L

S

u

線圈的自感系數(shù)

L交變電流的頻率fL

越大，f越高，XL

越大即：XL

=2π?L4.實質(zhì)：變流電不斷變化，產(chǎn)生的自感電動勢，阻礙磁通量變化3.因素：5.電感器特點：01電感器對交變電流的阻礙作用6.電感器的應用高頻扼流圈低頻扼流圈

結(jié)構(gòu)特點作用——扼流圈線圈繞在鐵芯上,匝數(shù)多，自感系數(shù)大、感抗大線圈繞在鐵氧體上,匝數(shù)少，自感系數(shù)小、感抗小通直流，阻交流通直流，通低頻，阻高頻02電容器對交變電流的阻礙作用問題2：把小燈泡和電容器串聯(lián)在電路中，分別接在交流電和直流電上，燈泡的亮度是否相同？接直流電時，有電容器和無電容器時燈泡的亮度是否相同？操作1:電容器

C

串聯(lián)燈泡后接到直流電源操作2:用導線將電容器

C

短路現(xiàn)象:燈泡由不亮變?yōu)榱?。實驗說明什么?操作1:電容器

C

串聯(lián)燈泡后接到交流電源操作2:用導線將電容器

C

短路現(xiàn)象:燈泡都在亮。實驗說明什么?圖甲：電容器對直流電作用

C

S

E

圖乙：電容器對交流電作用

C

S

u

02電容器對交變電流的阻礙作用02電容器對交變電流的阻礙作用結(jié)論：直流電不能通過電容器，交流電能“通過”電容器1.容抗：電容器對交變電流的阻礙作用。用字母XC表示，單位是歐

(Ω)。2.意義：描述電容器對交變電流的阻礙作用大小的物理量。影響容抗大小的因素有哪些呢？

C

S

u

02電容器對交變電流的阻礙作用3.因素：4.實質(zhì)：電容器兩極板上積累的電荷對向這個方向定向移動的電荷的反抗作用電容器的電容

C交變電流的頻率fC越大，f越高，XC

越小即：通交流，隔直流。通高頻，阻低頻。阻礙原因電容器兩極板上累積的電荷對在這個方向上定向移動的電荷有反抗作用

C

S

u

5.電容器特點：02電容器對交變電流的阻礙作用6.電容器的應用作用結(jié)構(gòu)特點

隔直電容器高頻旁路電容器電容器串聯(lián)在電路中(C大)電容器并聯(lián)在電路中(C小)通交流，隔直流通高頻，阻低頻電路圖課堂總結(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峰值和有效值定義相互關(guān)系電感器和電容器對交變電流的作用鞏固提升PART4鞏固提升1.(周期和頻率)關(guān)于交變電流的周期和頻率,下列說法正確的是(

)A.正弦式交變電流最大值連續(xù)出現(xiàn)兩次的時間間隔等于周期B.1s內(nèi)交變電流出現(xiàn)最大值的次數(shù)等于頻率C.交變電流方向變化的頻率為交變電流頻率的2倍D.50Hz的交變電流,其周期等于0.05s答案:C解析:在一個周期的時間內(nèi),交變電流會出現(xiàn)正向和負向最大值各一次,但相鄰兩個峰值的時間間隔為半個周期,選項A、B錯誤;交變電流在一個周期內(nèi)方向改變兩次,即方向變化的頻率為交變電流頻率的2倍,故選項C正確;由,知選項D錯誤。鞏固提升答案:A鞏固提升3.(正弦式交變電流的圖像)電阻R1、R2與交流電源按照圖甲方式連接,R1=10Ω,R2=20Ω。合上開關(guān)S后,通過電阻R2的正弦式交變電流i隨時間t變化的情況如圖乙所示。下列說法正確的是(

)A.通過R1的電流有效值是1.2AB.R1兩端的電壓有效值是6V答案:B鞏固提升4.(非正弦式交變電流有效值的計算)右圖是一交變電流隨時間變化的圖像,求此交變電流的有效值。答案:5