25-26学年物理(人教版)选择性必修二课件：3.2 交变电流的描述

第2节　交变电流的描述第三章　交变电流1.知道交变电流的周期、频率的概念,掌握 T、f、ω之间的关系。2.理解交变电流的峰值、有效值的概念,会根据电流的热效应计算电流的有效值。3.理解正弦式交变电流的公式和图像。学习目标目 录CONTENTS知识点1知识点二　峰值和有效值知识点一　周期和频率知识点三　正弦式交变电流的公式和图像知识点一　周期和频率　　　如图甲为线框在磁场中转动产生交变电流的示意图,图乙所示的是一个正弦交变电流的电流随时间变化的图像。(1)图甲中电流表指针左、右摇摆说明了什么问题?(2)图乙中所示交变电流完成一次周期性变化需要多长时间?在1 s内完成多少次周期性变化?提示　(1)说明了线框在磁场中转动产生的交变电流具有周期性。(2)0.02 s;50次。1.周期:交变电流完成一次________变化所需的时间,通常用 ____表示,单位是____。2.频率:交变电流完成周期性变化的______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______。通常用f表示,单位是______。3.T、f、ω三者之间的关系(1)周期与频率的关系:f=______ 或T=_______。(2)角速度与频率的关系:ω=________。周期性T秒次数次数赫兹  2πf【思考】1.我国电网中交变电流的频率是多少? 提示　50 Hz2.线圈在匀强磁场中匀速转动一周,交变电流恰好完成一次周期性变化,电动势、电流都按正弦规律变化一次。交变电流在一个周期内方向改变几次? 提示　两次。3.如图所示的交变电流的周期是多少?提示　0.02 sC 训练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BD 知识点二　峰值和有效值　　　如图所示是通过电阻R=1 Ω的电流i随时间t变化的图像。 1.峰值:交变电流或电压的______值。峰值Im或Um,用来表示电流的强弱或电压的高低。2.有效值:让交变电流与恒定电流分别通过大小______的电阻,如果在交变电流的一个周期内它们产生的______相等,则这个恒定电流的电流与电压分别为I、U,我们把I、U叫作这一交变电流的有效值。最大相同热量3.交变电流有效值的理解 (1)交变电流的有效值是根据电流的________定义的。 (2)等效是指恒定电流和交变电流在相同的时间内,在相同的电阻上产生的______相同。 (3)通常所说的交变电流的电压、电流,用电表测量的交变电流的电压、电流,以及用电器的额定电压、额定电流,还有保险丝的熔断电流,都指其________。热效应热量有效值    5.正弦式交变电流“四值”比较及应用注意:(1)交变电流的平均值既不等于有效值,也不是初、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。【思考判断】(1)交变电流的峰值可以用来表示电流的大小或电压的高低。( )(2)有效值为10 V的交变电流和10 V的恒定电流有区别。( )(3)交流电路中,交流电压表、交流电流表的测量值都是有效值。( )(4)只要交变电流的有效值不高于电容器的耐压值就是安全的。( )√×√√  A 总结提升　几种典型电流的有效值角度2　正弦式交变电流“四值”的计算例3 (多选)如图所示,矩形线圈面积为S,匝数为N,线圈电阻为r,线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的OO'轴以角速度ω匀速转动,外电路电阻为R,电压表、电流表均为理想电表。在线圈由图示位置转过90°的过程中,下列判断正确的是(　　) AD  D训练2 交流发电机线圈电阻r=1 Ω,用电器电阻R=9 Ω,电压表示数为9 V,如图所示,那么该交流发电机(　　)  知识点三　正弦式交变电流的公式和图像1.正弦式交变电流的公式和图像可以详细描述交变电流的情况。若线圈通过中性面时开始计时,交变电流的图像是______曲线。2.若已知电压、电流最大值分别是Um、Im,周期为T,则正弦式交变电流电压、电流表达式分别为u=________________,  i=____________。 正弦  3.分析正弦式交变电流图像问题的几个要点 (1)注意分析横、纵坐标表示的物理量,以及图像上的特殊位置、周期、峰值等信息。 (2)注意把图像和线圈的转动过程联系起来。 (3)注意把图像和表达式结合起来。BC例4 (多选)如图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图,其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO'匀速转动,线圈的两端与滑动变阻器R连接,当R=10 Ω时,交流电压表示数为10 V。图乙是穿过矩形线圈的磁通量Φ随时间t变化的图像,线圈电阻不能忽略,下列说法正确的是(　　)  从交变电流图像中可得以下信息(1)交变电流的最大值Im、Em、Um、周期T。(2)因线圈在中性面时感应电动势、感应电流均为零,磁通量最大,所以可确定线圈位于中性面的时刻及线圈平行于磁感线的时刻。(3)判断线圈中磁通量的变化情况。(4)分析判断e、i、u随时间的变化规律。(5)根据最大值求有效值等。C训练3 (2025·河北承德高二期中)在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动,如图甲所示,产生的电动势随时间变化的规律如图乙所示。则下列说法正确的是(　　)  随堂对点自测2BD B   AC3.(正弦式交变电流“四值”及应用)(多选)如图所示,一矩形金属线圈面积为S、匝数为N,在磁感应强度为B的匀强磁场中,以角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动,则(　　)  课后巩固训练3C题组一　周期和频率1.关于交变电流的周期和频率,下列说法中正确的是(　　)A.正弦式交变电流最大值连续出现两次的时间间隔等于周期B.1 s内交变电流出现最大值的次数等于频率C.交变电流方向变化的频率为交变电流频率的2倍D.50 Hz的交变电流,其周期等于0.05 s基础对点练 BD2.(多选)某正弦式交变电流i随时间t变化的图像如图所示。关于此交变电流,下列说法正确的是(　　)A.频率为100 HzB.周期为0.02 sC.电流的有效值为14.1 AD.电流的最大值为14.1 A B题组二　峰值和有效值3.通过一阻值R=100 Ω的电阻的交变电流如图所示,其周期为1 s。电阻两端的电压的有效值为(　　)  D4.(2025·安徽合肥)某中学一物理兴趣小组制作了一个简易的风力发电机,如图甲所示,在有风吹动风叶时,风叶通过连杆带动磁体转动。假设转速与风速成正比,在某一稳定风速下,线圈中产生的正弦式交变电流如图乙所示,则(　　)综合提升练  D   D6.如图所示电路,电阻R1与电阻R2阻值相同,和R1并联的D为理想二极管,在A、B间加一正弦式交变电压u=40sin(100πt)V,则加在R2上的电压有效值为(　　)