高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册第三章 交变电流2 交变电流的描述课文课件ppt

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册第三章 交变电流2 交变电流的描述课文课件ppt，共50页。PPT课件主要包含了交变电流的描述，目标体系构建，课前预习反馈，一次周期性变化，最大数值，一个周期，有效值，最大值，课内互动探究，探究等内容，欢迎下载使用。

1．知道交变电流的周期和频率以及它们之间的关系。2．知道交变电流的峰值和有效值的意义，能利用有效值的定义计算某些交变电流的有效值。3．会应用正弦式交变电流有效值进行有关计算。
1．物理观念：能结合交变电流的公式和图像识别周期(频率)、峰值。2．科学思维：会用周期(频率)、峰值等物理量通过函数表达式和图像来描述交变电流。经历通过电流的热效应推导交变电流的有效值的过程，体会“等效”的科学思维方式。
1．周期T交变电流完成_________________所需的时间，叫交变电流的周期。单位是________。周期越大，交变电流变化_______，在一个周期内，交变电流的方向变化_______。2．频率f交变电流在1 s内完成周期性变化的_______，叫交变电流的频率，单位是_______。频率越大，交变电流变化_______。
3．ω、T、f的关系ω＝_______＝_______，T＝_______或f＝_______。4．我国民用交变电流的周期和频率(1)周期：T＝_______ s。(2)频率：f＝_______Hz。ω＝100π rad/s，电流方向每秒钟改变_________次。
『判一判』(1)我国提供市电的发电机转子的转速为3 000 r/min。( )(2)若交变电流是线圈在匀强磁场中匀速转动形成的，则交变电流的周期也是线圈做圆周运动的周期。( )
『选一选』(2023·广东江门市高二月考)某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图所示，由图像可知( )A．该交流电的周期为4 sB．该交流电的频率为50 HzC．该交流发电机线圈转动的角速度为100π rad/sD．电动势的瞬时值与时间的关系为e＝100sin 50πt (V)
『想一想』我们知道日光灯接入的是交变电流，在一个周期里，日光灯明暗交替两次，也就是说日光灯实际上是时明时暗的，但是我们为什么感觉不到日光灯的闪烁呢？
1．峰值(1)定义：交变电流的电压、电流所能达到的___________。(2)意义：用来表示电流的_______或电压的_______。(3)应用：电容器所能承受的电压要高于交流电压的峰值。2．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，如果在交变电流的___________内它们产生的热量_______，这个恒定电流的电流、电压数值，叫作这个交变电流的_________。
(2)应用：①电器元件或设备上所标的耐压值指该设备所能承受的交流电_________。②交流用电设备上所标的额定电压和额定电流是_________；交流电压表测量的数值是_________。③交变电流的数值在无特别说明时都指_________。3．有效值与峰值的关系对于正弦式交变电流的有效值与最大值之间的关系是I＝_______，U＝_______。
『判一判』(3)保险丝的额定电流、电容器的耐压值是交变电流的有效值。( )(4)交流电气设备上所标的电压和电流值是交变电流的峰值。( )
如果已知正弦交变电流的周期T或频率f，又知道它的电压的______或_________，详细描述交变电流的情况可以用公式和图像两种方式：1．正弦式交变电流的公式：__________________________。2．对应图像：
交变电流的有效值的理解和计算
从实验的角度出发，看看是否能从中找到交变电流有效值和最大值的某种关系。设计如图所示的实验：将一个恒定电流和一个交变电流分别通过同一个小灯泡，若观察到什么实验结果，就可以说明所通的恒定电流的值即为交变电流的有效值。
提示：两种情况下小灯泡的亮度是一样的。
1．对有效值的理解(1)交变电流的有效值是根据电流的热效应定义的，理解有效值重点在“等效”，“效果”相同在定义中体现为相同电阻、相同时间，产生相同热量，交变电流与多大的直流电“效果”相同，有效值就是多大。(2)如果没有特别说明，交变电流的电压、电流以及用电器上标出的额定电压、额定电流，都是指其有效值。
3．几种常见电流的有效值
如图所示是一交变电流的i－t图像，则该交变电流的有效值为( )
(2023·重庆高二期中)A、B是两个完全相同的电热器，A通以图甲所示的方波交变电流，B通以图乙所示的正弦交变电流，通过两电热器的电流有效值之比IA∶IB为( )
如图甲为一电容器，图乙为保险丝管，请思考：(1)将电容器接在交流电路上，要保证电容器正常工作，需要考虑交变电流哪一个值？(2)若保证保险丝管正常使用，应考虑交变电流哪一个值？提示：(1)交变电流的峰值。　(2)交变电流的有效值。
(1)交变电流的平均值不等于有效值，不是初、末状态瞬时值的平均值。(2)交变电流的平均值与交变电流的方向及所取时间的长短均有关。(3)计算通过导体某一截面的电荷量时，只能用交变电流的平均值。
一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图甲所示。已知发电机线圈内阻为5 Ω，现外接一只电阻为95 Ω的灯泡，如图乙所示，则( )A．电压表 的示数为220 VB．电路中的电流方向每秒改变50次C．灯泡实际消耗的功率为484 WD．发电机线圈内阻每秒产生的焦耳热为24.2 J
正弦式交变电流的图像与表达式的理解
1．用图像描述交变电流的变化规律(在中性面时t＝0)如下：
2．从图像中可以解读到以下信息(1)交变电流的峰值Em、Im和周期T。(2)两个特殊值对应的位置：①e＝0(或i＝0)时：线圈位于中性面上；e最大(或i最大)时：线圈平行于磁感线。
(2023·河南新乡高二期中)图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、 S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为理想交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，从图甲所示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
如图甲所示为交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向匀强磁场，A为理想电表。单匝线框绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，线框中的磁通量Φ随时间t变化的关系如图乙所示。已知电阻R＝10 Ω，其余电阻忽略不计，下列判断正确的是( )A．电流表的示数为10 AB．1 s内电流的方向改变50次C．0.01 s时，线框平面与磁场方向垂直D．1个周期内，电阻R上产生的焦耳热为10 J
电感器和电容器对交变电流的作用1．电感器对电流的作用可归纳为(1)通直流，阻交流；(2)对交变电流是通低频，阻高频。2．电容器对电流的作用可归纳为(1)隔直流，通交流；(2)对交变电流是阻低频，通高频。
3．电阻、感抗、容抗的比较
4．交变电流能够“通过”电容器的理解当电容器接到交流电源上时，由于两极板间的电压变化，电压升高时，形成充电电流，电压降低时，形成放电电流，充、放电交替进行，电路中就好像交变电流“通过”了电容器，实际上，自由电荷并没有通过两极板间的绝缘介质。
(2023·湖南高二期中)如图所示的交流电路中，灯L1、L2和L3均发光，如果保持交变电源两端电压的有效值不变，但频率增大，各灯的亮、暗变化情况为( )A．灯L1、L2和L3均变暗　　　　　　　　　　　B．灯L1、L2均变亮，灯L3变暗C．灯L1不变，灯L2变暗，灯L3变亮 D．灯L1不变，灯L2变亮，灯L3变暗解析：当交变电源的频率增大时，电阻对电流的阻碍作用不变，电感器对电流的阻碍作用增强，电容器对电流的阻碍作用减弱，所以灯L1亮度不变，灯L2变暗，灯L3变亮，故C正确，A、B、D错误。
二、峰值和有效值2．下列提到的交流电，哪个指的不是交流电的有效值( )A．交流电压表的读数B．保险丝的熔断电流C．电容器的击穿电压D．电动机铭牌上的额定电压解析：交流电表的示数，是有效值；保险丝的熔断电流，也是有效值；电容器的耐压值，是指的峰值；电动机铭牌上的额定电压，也是有效值。题目要求不是有效值，故选C。
3．(2023·山东聊城高二期中)图甲为某型号调光灯的电路图，若将调光灯接在u＝156sin 100πt V的电源上，由于控制器的作用使输入的正弦交流电仅有半个周期能够通过，即电压变为图乙所示波形，从而达到调光目的，则此时交流电压表读数为( )
三、正弦式交变电流的公式和图像4．(多选)(2023·甘肃省兰州市高二期中)一正弦交变电压随时间变化的规律如图所示。由图可知( )A．该交变电压瞬时值的表达式为u＝100sin(25πt)VB．该交变电压的频率为25 HzC．该交变电压的有效值为100 VD．若将该交变电压加在阻值R＝100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率为50 W
5．(多选)(2023·山东菏泽高二期中)如图所示，矩形导线框面积为S、电阻为r、匝数为N。从图示位置开始，绕对称轴OO′以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中匀速转动。外电路接有定值电阻R。下列说法正确的是( )