物理2 交变电流的描述图文ppt课件

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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.周期和频率(1)我们把交变电流完成一次周期性变化所需的时间，叫作它的周期，通常用T表示，单位是秒.
(2)交变电流完成周期性变化的次数与所用时间之比叫作它的频率，数值等于交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数.频率通常用f 表示，单位是赫兹.
2.T、f、ω三者之间的关系
一交变电流的电压随时间的变化图像如图所示，这个交变电流的周期是多少？频率是多少？1 s内电流的方向变化多少次？
1.(多选)矩形金属线圈共10匝，绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的感应电动势e随时间t变化的情况如图所示.下列说法正确的是A.此交变电流的频率为0.2 HzB.1 s内电流方向变化10次C.t＝0.1 s时，线圈平面与磁场方向平行D.1 s内线圈转5圈
由题图可知，t＝0.1 s时，线圈感应电动势为零，线圈处于中性面，故线圈平面与磁场方向垂直，故C错误；
(2)应用：电容器上标称的电压值(又叫耐压值或击穿电压)是电容器两极间所允许电压的峰值.超过该值就有被击穿的危险.
1.峰值(1)交变电流的电压、电流能达到的最大数值叫峰值，若将交流电接入纯电阻电路中，则电路中的电流及外电阻两端的电压的最大值分别为Im＝ ，Um＝ImR.
如图所示是通过一个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内产生同样的热量，这个电流是多大？
2.有效值定义：让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交变电流的一个周期内它们产生的热量相等，这个恒定电流的电流与电压分别为I、U，我们就把I、U叫作这一交变电流的有效值.
(1)理论计算表明，正弦式交变电流的有效值I、U与峰值Im、Um的关系：
只适用于正弦或余弦电流
(2)当电流是非正弦式交变电流时，必须根据有效值的定义求解.即“三同”：电阻相同，时间相同(一个周期)，热量相同.先计算交变电流在一个周期内产生的热量Q，再将热量Q用相应的物理量的有效值表示，即Q＝I2RT或Q＝____，最后代入数据求解有效值.
保险丝的熔断电流是指有效值
交流用电设备上所标的额定电压和额定电流是指有效值
交流电压表、电流表测量的数值是指有效值
(3)关于有效值的说明①交流用电器上标出的额定电压和额定电流指的是有效值；②一般交流电流表和交流电压表的读数是有效值；③保险丝的熔断电流是有效值——一切与热有关的交变电流的功、功率、热量等均用有效值；④以后提到的交变电流的数值，若没有特殊说明的均指有效值.
某交流电压的瞬时值表达式为u＝ sin(100 πt)V，把标有“6 V　2 W”的小灯泡接在此电源上会不会被烧坏？把标有6 V的电容器接在此电源上会不会被击穿？
2.(2022·红塔区高二月考)如图甲所示，标有“220 V　40 W”的电灯和标有“20 μF　300 V”的电容器并联接到交流电源上，电压表为理想交流电压表.交流电源的输出电压如图乙所示，闭合开关，下列判断正确的是A.t＝ 时刻，交流电压表的示数为零B.电灯会烧坏C.电容器有可能被击穿D.交流电压表的示数保持 V不变
交流电压表示数为有效值220 V不变，故A、D错误；电压有效值正好等于电灯额定电压，不会烧坏，故B错误；电压峰值约为311 V，超过了电容器击穿电压，故C正确.
3.(课本第57页第7题改编)如图所示为一交变电流的电流随时间变化的关系图像.此交变电流的有效值是
设直流电流I通过电阻R时，在一个周期的时间(即0.02 s)内产生的热量Q直＝I2R×0.02 J，由交变电流有效值的定义得Q直＝Q交，解得I＝5 A，即此交变电流的有效值为5 A选D.
4.(2021·齐齐哈尔八中高二下期中)如图所示为一交流电压随时间变化的关系图像，每个周期内，前三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定.根据图中数据可得，此交流电压的有效值为
在1～3 s是恒定电流，则有效值等于9 V，
1.公式描述通过上节的学习，我们知道正弦式交变电流的表达式为：e＝Emsin ωt，u＝Umsin ωt，i＝Imsin ωt将正弦式交变电流的有效值U＝ ，I＝ .以及ω＝ ，代入可得：u＝__________，i＝_________.
2.图像描述正弦式交变电流的u－t图像和i－t图像如图所示：
根据正弦式交变电流的图像我们可以获得：(1)是否从中性面开始计时，看图线的变化规律，若符合正弦函数变化规律，表示从线圈位于 位置时开始计时；若符合余弦函数变化规律，表示从线圈位于 位置时开始计时.(2)峰值和有效值：从图中可读出正弦式交变电流的电压峰值Um或电流峰值Im；则电压的有效值U＝____，电流的有效值I＝____.
(3)周期、频率和角速度：从图中可读出正弦式交变电流的周期为T，则频率f＝ ，角速度ω＝___.(4)可得出正弦式交变电流的表达式.
5.如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图像如图乙曲线a、b所示，则 .A.两次t＝0时刻线圈平面均与中性面垂直B.曲线a、b对应的线圈转速之比为2∶3C.曲线a表示的交变电动势频率为25 HzD.曲线b表示的交变电动势有效值为10 VE.若将b交流电加在阻值R＝10 Ω的电阻两端，则该电阻消耗的电功率为5 W(线圈电阻不计)F.曲线a表示的交变电动势瞬时值表达式为：e＝15 sin 50πt(V)
由图乙可知，两次t＝0时刻感应电动势都为零，线圈平面与中性面平行，故A错误；
观看视频，了解电感和电容对交流电的作用：
1.感抗(1)定义：由于线圈与交变电流之间的电磁感应作用所引起的阻碍作用，这叫感抗.(2)实验和理论分析都表明，线圈的自感越大、交流的频率越高，线圈的感抗就越大.(3)特性：通直流、阻交流，通低频、阻高频.
2.容抗(1)定义：电容器对交流阻碍作用的大小叫容抗.(2)实验和理论分析都表明，电容越大，交流的频率越高，电容器对交流的阻碍作用就越小，容抗越小.(2)特性：通交流、隔直流，通高频、阻低频.
6.(多选)(2022·南岗区高二期中改编)下列关于电感线圈和电容器的说法中，正确的是A.电感线圈对交变电流的阻碍作用是由线圈电阻产生的B.同一电感器对不同频率的交变电流的感抗不同C.电容器的电容越大，交变电流频率越大，容抗越小D.交变电流能够通过电容器，电容器对交变电流无阻碍作用
电感线圈对交变电流的阻碍作用是由线圈电流变化而出现的感应电动势引起的，故A错误；电感器的感抗由线圈的自感系数和交变电流的频率共同决定，故B正确；电容器的容抗由电容和交变电流的频率共同决定.电容越大，频率越大，容抗越小，故D错误，C正确.