物理选择性必修 第二册交变电流的描述教学ppt课件

这是一份物理选择性必修 第二册交变电流的描述教学ppt课件，共44页。PPT课件主要包含了周期和频率，单位秒s，单位赫兹Hz，单位转每秒rs，峰值和有效值，思考与讨论，有效值，EUI，3注意，有效值的计算等内容，欢迎下载使用。
复习：交变电流的变化规律
转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时
(1)周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间
(2)频率：一秒内完成周期性变化的次数
物理意义：表征交流电变化的快慢
(3)周期与频率的关系：
(4)转速：产生交变电流的线圈单位时间内转过的圈数
例1.我国生产和生活用交流电的周期T= _s，频率f=____Hz，角速度ω= _____rad/s，在1s内电流的方向变化____次。
(6)周期、频率、角速度、转速的关系
(5)角速度：线圈单位时间内转过的角度
单位：弧度每秒，rad/s
1、最大值(峰值)：交变电流的电压、电流所能达到的最大值Em , Um , Ｉm
电容器所能承受的电压要高于交流电压的峰值，否则电容器就可能被击穿。
电容器接在交流电路中，就需要知道交变电压的峰值。
2、瞬时值：e,u,i（用小写字母表示）交变电流的电压、电流、电动势在每一瞬时对应的数值
如图是通过一个R=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）怎样计算通过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？
（1）定义：根据电流的热效应来规定， 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，而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。
key：相同电阻、相同时间(T)、相等热量。
（2）正弦交流电的有效值与最大值的关系
理论计算表明，正弦式交变电流的有效值I、U与峰值Im、Um之间有如下关系：
①人们通常说家庭电路的电压是220V，是指有效值。
②用交流的电气设备上，标出的额定电压和额定电流都是有效值；保险丝的熔断电流是指有效值。
③交流电流表和电压表的读数是有效值。
④对于交流电若没有特殊说明的均指有效值。
例2.通过某交流电流表的电流i随时间t变化的关系如图3.2-9所示，该电流表的示数是多少？
教材P57练习与应用T7
例3.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。两电热器的电功率之比PA∶PB等于多少？
教材P68复习与提高A组T6
(4)其它典型电流的有效值(系统集成P72)
例4.匝数为100匝的线圈通有如图所示的交变电流(图中曲线为余弦曲线的一部分)，单匝线圈电阻r＝0.02Ω，则在0～10s内线圈产生的焦耳热为( )A．80JB．85JC．90JD．125J
1.计算有效值要根据电流的热效应，抓住“三同”：“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”，先分段计算，求和得出一个周期内产生的总热量，然后根据Q总=I2RT或Q总=U2T/R列式求解。
2.若图像部分是正弦式交流电，其中1/4周期(必须是从0至最大值或从最大值至0)和1/2周期部分可直接应用正弦式交流电的有效值与最大值之间的关系求解。
(类比：位移和平均速度)
3、求通过某导体截面的电量一定要用电流的平均值。
最大值、瞬时值、有效值、平均值的应用：
2、在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。
1、在计算线圈某时刻的受力情况时必须用交流电的瞬时值。
例5.一个电容器，当它的两个极板间的电压超过10V时，其间的电介质就可能被破坏而不再绝缘，这个现象叫作电介质的击穿，这个击穿电压叫作这个电容器的耐压值。能否把这个电容器接在正弦式交流电压是9V的电路两端？为什么？
教材P57练习与应用T2
教材P57练习与应用T3
例6.一个灯泡，上面写着“220V 40W”。当它接在正弦式交流电源上正常工作时，通过灯丝电流的峰值是多少？
(类题推荐：教材P68复习与提高A组T3)
例7.有一个电热器，工作时的电阻为50Ω，接在电压u为Umsinωt的交流电源上，其中Um为311V，ω为100πs-1。该电热器消耗的功率是多大？
教材P57练习与应用T5
例8.如图3-7所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R。当线圈由图示位置转过90°的过程中，求：（1）通过电阻R的电荷量q；（2）电阻R上所产生的热量Q。
教材P69复习与提高B组T6
三、正弦式交变电流的公式与图像
我们已经知道，可以用交变电流的周期和频率来描述电流（或电压）的变化快慢，用峰值来描述变化过程中的最大值。
我们可以采用哪些方法详细描述交变电流变化规律？
写出以下两种情况下交流电的表达式（用周期表示）
例9.图3.2-7是一个正弦式交变电流的波形图。根据i-t图像求出它的周期、频率、电流的峰值、电流的有效值。
教材P57练习与应用T4
φ是t=0时的相位，叫做交变电流的初相位。
相位是对于波特定的时刻在它循环中的位置的标度。
相位差：两交变电流的相位之差叫做它们的相位差。
如果两交流的频率相同，但初相位不同，即
相位差是一个常数，不随时间变化，也常说这两支交流电具有确定的相位差。
相位差是个很重要的物理量，同一电网中，所有发电机发出的电，它们的相位必须完全相同。否则，轻则使输电效率降低重则会损坏输电设备。
（一）电感对交流电的阻碍作用
演示实验：把带铁芯的线圈L与小灯泡串联起来，先把它们接到直流电源上，再把它们接到交流电源上。实验中取直流电源的电压与交流电压的有效值相等。
四、电感器和电容器对交变电流的作用
实验现象：接通直流电源时，灯泡亮些； 接通交流电源时，灯泡暗些。
实验结论：电感器通直流、阻交流
思考：为什么电感器对交流电有阻碍作用？它对交流电阻碍作用的大小与哪些因素有关？
分析：交流电通过电感线圈时，电流时刻在改变，电感线圈中必然产生自感电动势，阻碍电流的变化，使灯泡变暗。电感器对交变电流阻碍作用的大小，用感抗来表示。
1、感抗：电感线圈对交变电流的阻碍作用。 用字母XL 表示，单位是欧 ( Ω )。2、意义：描述电感器对交变电流的阻碍作用大小 的物理量。
线圈的自感系数 L交变电流的频率 f
L 越大，f 越高，XL 越大
即：XL = 2πƒL
4、实质： 变流电不断变化，产生的自感电动势，阻碍磁通量的变化。
电感器有自感作用，自感电动势越大阻碍作用就越大
线圈绕在铁芯上，匝数多，自感系数大、感抗大
线圈绕在铁氧体上，匝数少，自感系数小、感抗小
通直流，通低频，阻高频
（二）电容器对交变电流的阻碍作用
演示实验：把白炽灯和电容器串联起来，先把它们接到直流电源上，再把它们接到交流电源上，观察灯泡的发光情况。
实验现象：接通直流电源时，灯泡不亮； 接通交流电源时，灯泡发光。
实验结论：电容器通交流，隔直流
1、容抗：电容器对交变电流的阻碍作用。 用字母XC 表示，单位是 欧 ( Ω )。2、意义：描述电容器对交变电流的阻碍作用大小的物理量。
4、实质：电容器两极板上积累的电荷对向这个方向定向移动的电荷的反抗作用。
通交流，隔直流；通高频，阻低频。
电容器串联在电路中(C大)
电容器并联在电路中(C小)