人教版 (2019)选择性必修 第二册交变电流的描述优秀ppt课件

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交变电流的概念与表达式
物理观念理解周期、频率、角速度的含义及关系，掌握交变电流瞬时值、峰值、有效值的概念，知道正弦交流电有效值与峰值的关系。
科学思维通过“热效应等效”理解有效值定义，能利用有效值定义计算各类交变电流的有效值，提升等效替代与逻辑推理能力。
科学态度与责任了解市电的周期、频率、电压值，知道用电器铭牌、电容器耐压值的物理含义，树立安全用电意识。
科学探究通过交流电压表测量、灯泡亮度观察实验，探究有效值的物理意义与实际应用。
交流电快慢的物理量周期、频率、角速度的关系及计算。交流电大小的物理量最大值、瞬时值、有效值、平均值。图像交变电流的e-t、i-t正弦图像。
有效值有效值的计算。四值区分最大值、瞬时值、有效值、平均值的区分与应用。图像信息图像与电动势、电流的对应关系。
知识回顾：交变电流的产生及变化规律
大小和方向都随时间作周期性变化的电流叫做交变电流
产生：当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生的交流是随时间按正弦规律变化的
提出问题：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？如何描述它的变化快慢？大小不断变化，如何用一个量表示它的做功效果？
问题探究：交变电流是周期性变化的，用什么来描述周期性变化的快慢呢？
电压、电流都发生一次周期性变化
交变电流完成一次周期性变化所需的时间
符号：T 单位是秒（S）
交变电流一秒内完成周期性变化的次数
符号：f 单位是赫兹（Hz）
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？角速度是多少？转速是多少？1秒内电流方向变化多少次？
答：由图像可知(1)周期是0.02s，(2)频率是f=1/0.02=50Hz(3)角速度ω＝2πf＝100π＝314rad/s(4)转速n＝f＝314r/s(5)一个周期电流方向改变两次，一秒钟电流方向改变100次
例1： 关于交变电流的周期和频率，下列说法正确的是(　　)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.频率为50 Hz的交变电流，其周期等于0.05 s
瞬时值：某一时刻的电动势、电流、电压值（e、i、u）。
交变电流的峰值是交变电流在一个周期内所能达到的最大数值，可以用来表示交流电的电流或电压变化幅度。
把电容器接在交流电路中，就需要知道电压的峰值。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。
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？
在0.2-0.5s内电路中产生的热量为Q2，则
1、在0-0.2s内电路中产生的热量为Q1，则
故1s内产生的总热量：
Q交=2（Q1+Q2）=2.8J
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。
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：
正弦交流电最大值与有效值
试求以下几种交流电的有效值
平均值：一段时间内的电动势为平均电动势
一般用来求一段时间流过某横截面的电量
注意四个值的区别：①瞬时值:瞬时值是数值，不是表达式②最大值:电容器，二极管耐压值要超过最大值才能保证正常工作③有效值:和“功与能”有关，讲到功率、热量、保险丝限流值、交流安培表、伏特表示数、铭牌标称值、家用电压值等均为有效值④平均值:一般仅用于求电量
交流电流表和交流电压表的读数是有效值
交流用电器的铭牌上标识的是有效值
计算线圈某时刻的受力情况
交变电流图象中图线与时间轴所围的面积与时间的比值
跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值
(1)计算与电流的热效应有关的量(如功、功率、热量)等
计算通过电路横截面的电荷量
(2)电气设备“铭牌”上所标值
(3)保险丝的熔断电流
(4)交流电流表、电压表的示数
例题2.如图所示为一交流电压随时间变化的图像，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(　　)
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(　　)
详细描述交变电流的情况可以用公式和图像两种方式，这两种描述可以全面记录和反映电流（或电压）每个时刻的情况。做一做：根据图像写出下面交变电流的表达式
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，交变电流的图像是正弦曲线。
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。
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＝10Ω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(　　)
s时，R两端的电压瞬时值为零B.电阻R上的电功率为10 WC.R两端的电压u随时间t变化的规律是u＝10cs(100πt)VD.当滑动变阻器触头向下滑动时，电压表示数变小
1. (多选)一只矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交流电动势为e＝10sin(4πt)V，则(　　)A.交变电流的频率是4π HzB.当t＝0时线圈平面跟磁感线垂直C.当t＝0.5 s时，e有最大值D.交变电流的周期是0.5 s
2.(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(　　)
3.某兴趣小组自制了一台风力发电机，风力发电机简易模型如图甲所示。试验中叶轮带动线圈在匀强磁场中转动，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示，则下列说法中正确的是(　　)
A.线圈在图甲位置时产生的电流最大B.电流的有效值为10 AC.电流的频率为5 HzD.电流的瞬时值表达式为i＝10cs(0.2πt)A
1.认真阅读课本本节内容，并完成课后“练习与应用”；