5.2《描述交变电流的物理量》课件

高中物理第五章交变电流 52 描述交变电流的物理量课件2高二选修32物理课件

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培优部落
解题技能⊳计算电阻上产生热量与通过电荷量的技巧
交变电流在通过电阻时既要产生热量也要通过电荷量，
在计算热量和电荷量时要分别利用电流的有效值和平均值，
分析此类问题时要注意以下三点：
(1)明确热量是与做功有关的物理量，所以求解电流产
生的热量要用电流的有效值来计算；
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故 B 正确；计算电阻 R 上产生的焦耳热应该用有效值，则
π
电阻
R
产生的焦耳热为
Q
＝
I2Rt
＝
NBSω
2R＋r
2R·ω3
＝
πN62RB＋2S2rR2ω，故 C 错误；线圈由图示位置转过 60°时的电流
为瞬时值，则符合电流瞬时值表达式，大小为 i＝NRB＋Sωr sinπ3
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2．交变电流的相位 (1)相位 ①意义：“ωt＋φ”叫交变电流的相位，φ 是 t＝0 时的相位，又叫初相位，它对交变电流大小和方向的确定起着重要作用，可以用来判定交变电流的变化步调。 ②交变电流的瞬时值何时为零，何时最大，不单纯由时间 t 决定，而是由 ωt＋φ 来确定。
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(2)若不．是．正弦式交变电流，则必须根据电流的热．效．应．来求解其有效值，且时间取一个周期。具体做法：假设让交
变电流通过电阻 R，计算交变电流在一个周期内产生的热量 Q(可分段计算)，其中热量 Q 用相应的物理量 I 或 U 来表示 (如 Q＝I2Rt 或 Q＝UR2t)，则 I 或 U 为交变电流的相应有效值。
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5.2_描述交变电流的物理量

5.1 5.2交变电流的物理量一、周期和频率：二、峰值和有效值：1、峰值：2、有效值：3、有效值与峰值的关系：4、下列几种情况都要用交流电的有效值(1) 交流用电设备上所标的额定电压和额定电流是有效值；(2) 交流电压表和交流电流表的示数是有效值；(3) 交变电流的数值在无特别说明时都是有效值（如照明电压220V 和动力用电380V ）。

(4) 计算交流电通过导体产生的热量、热功率及保险丝的熔断电流时为有效值；5、有效值与平均值的区别：在计算交变电流通过导体产生热量、热功率时只能用交变电流的有效值，不能用平均值；在计算通过导体的电荷量时，只能用交变电流的平均值，而不能用有效值。

【典型例题】【例1】如图5-2-5所示为照明用交流电压e 与时间t 的关系图象．电压的最大值为 ______V ．有效值为_______V .电压变化周期为____s ．频率为_____Hz 角速度为_____rad/s ．瞬时值表达式____________V ． t =s 3001时刻电压瞬时值为______V ．此时线圈平面与中性面的夹角为________ ．【例2】一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图5-2-4所示，则A ．该交流电的电压瞬时值的表达式为u ＝100sin(25t)VB ．该交流电的频率为25 HzC ．该交流电的电压的有效值为D ．若将该交流电压加在阻值R ＝100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率时50 W【例3】如图5-2-3所示，交流发电机矩形线圈的边长 ab =cd =40cm ，bc =ad =20cm ，共50匝，线圈电阻r =1 Ω。

线圈在B =0.2T 的匀强磁场中，绕垂直磁场方向的轴OO ’以 100r/s 的转速匀速转动，外接电阻R =9Ω。

求：（1）电压表读数；（2）电阻R 上的电功率（3）从图示位置转过900时，通过R 的电量多少？一、选择题1、一个电阻接在10V 的直流电源上，它的发热功率是P ，当接到电压为u =10sin ωt V 的交流电源上，它的发热功率是A ．0.25PB ．0.5PC ．PD ．2P2、一电热器接在10V 的直流电源上产生一定的热功率，把它改接在交流电源上要使产生的热功率是原来的两倍，则交流电压的最大值应是A ．20VB ．7.1VC ．10VD ．14V3、如图5-2-7所示，交变电流电源的电压是6 V ，它跟电阻R 1、R 2及电容C 、电压表一起连成如图电路.忽略电源内阻，为保证电容器不击穿，电容器耐压值U 2和电压表示数U 1分别为A ．U 1=62 VB ．U 2=6 VC ．U 1=6 VD ．U 2≥62V 4、电阻R 1、R 2交流电源按照图所示方式连接，R 1=10Ω，R 2=20Ω。

《描述交变电流的物理量》讲义

《描述交变电流的物理量》讲义一、交变电流的产生在我们的日常生活中，电的使用无处不在。

但大家是否知道，我们所使用的市电其实是一种交变电流呢？交变电流通常是由交流发电机产生的。

交流发电机的主要部件是一个在磁场中旋转的线圈。

当线圈在磁场中匀速转动时，穿过线圈的磁通量会发生周期性的变化，从而在线圈中产生感应电动势。

这个感应电动势的大小和方向都会随时间周期性地变化，于是就形成了交变电流。

二、描述交变电流的物理量1、周期和频率周期（T）是交变电流完成一次周期性变化所需的时间，单位是秒（s）。

频率（f）则是交变电流在 1 秒钟内完成周期性变化的次数，单位是赫兹（Hz）。

二者的关系是：f ＝ 1/T 。

比如说，我国市电的频率是 50Hz，这意味着它的周期就是 1/50 ＝002 秒。

周期和频率反映了交变电流变化的快慢。

2、峰值和有效值峰值（Em、Im）是交变电流在一个周期内所能达到的最大数值。

对于正弦式交变电流，峰值与有效值之间存在着特定的关系。

有效值（E、I）是根据电流的热效应来定义的。

让交变电流和直流电流通过相同的电阻，如果在相同的时间内产生的热量相等，那么这个直流电流的值就称为交变电流的有效值。

对于正弦式交变电流，其有效值与峰值的关系是：E ＝ Em ／√2 ，I ＝ Im ／√2 。

在实际应用中，我们通常所说的交变电流的电压、电流值都是指有效值。

例如，我们说市电的电压是 220V，指的就是有效值；而用电器上所标注的额定电压、额定电流也都是有效值。

3、瞬时值瞬时值（e、i）是交变电流在某一时刻的值。

对于正弦式交变电流，其瞬时值可以用表达式 e ＝Em sinωt 、i ＝Im sinωt 来表示，其中ω是角频率。

三、正弦式交变电流的表达式正弦式交变电流的电动势、电压和电流的瞬时值表达式分别为：e ＝Em sinωtu ＝Um sinωti ＝Im sinωt其中，Em、Um、Im 分别为电动势、电压和电流的峰值，ω ＝2πf为角频率。

高中物理第五章2描述交变电流的物理量课件新人教版选修3_2

3 2
��0
类型一类型二类型三
题后反思求解交变电流的有效值的一般步骤
(1)首先要分析交变电流的变化规律,在一个交变电流中可能存在
几种形式的交变电流。
(2)一个交变电流中存在几种形式,可在一个周期内分段求出产生
的热量,求其和。
(3)正弦式交变电流的最大值和有效值的关系是
I=
��m 2
在交变电流的一个周期内它们产生的热量相同,那么这个恒定电流的电流、电压,叫作这个交变电流的有效值。
②应用
a.交流用电设备上所标的额定电压和额定电流(额定值)。 b.交流电压表测量的数值(测量值)。 c.无特别说明时提到的交变电流的数值(通常值)。
123
(3)关系:对于正弦式交变电流,有效值I、U与峰值Im、Um之间的关系:
=
��2 2��
,
线圈转过
π 2
所用的时间t=
π 2��
,
转动过程中产生的热量Q=I2Rt=
��2 2��
2π
·R·2��
=
π��2��4 4��
。
(2)线圈转过
π 2
能用平均值处理。而在计算通过导体横截面的电荷量时,只能用平
均值,不能用有效值。
类型一类型二类型三
类型三交变电流的图像问题【例题3】 (多选)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,产生的交流电动势图像如图乙中曲线a、b所示,则( )
类型一类型二类型三
有效值

5、2 描述交变电流的物理量

5.2 描述交变电流的物理量一、教学目标：１、知道交变电流的周期、频率的含义，以及它们相互间的关系。

知道我国生产、生活所使用的交流电的周期和频率。

２、知道交变电流的峰值和有效值的意义，会计算某些交流电的有效值。

３、会应用正弦式交流电的有效值进行有关的计算。

二、复习引入：正弦式交流电是如何产生的，它的瞬时值表达式是怎么样的？所对应的图像又是怎么样的？三、自主学习：问题１：在上一节的学习中我们看见交流电的变化是有规律的，请你定义一下交流电的周期与频率，它们之间的关系是如何的？问题２：一个周期内，电流的方向发生几次变化，几次达到最大值？问题３：观察交流电的瞬时值表达式，如何找出交流电的最大值，如何计算交流电的平均值？问题４：什么叫做交流电的有效值?如何计算有效值？四、跟踪练习：1．某交变电压随时间的变化规律如图3所示，则此交变电流的频率为________Hz .线圈转动的角速度是________rad /s .若将此电压加在10 μF 的电容器上，则电容器的耐压值不应小于________V .图32．我国照明电压的瞬时值表达式为e ＝2202sin 100πt V ，它的周期是________，频率是________，在1 s 内电流的方向改变________次，电压最大值为________．知识点二交变电流的峰值和有效值3．关于交变电流的感应电动势的有效值U 和最大值U m ，下列说法中正确的是( )A ．任何形式的交变电流都具有U ＝U m /2的关系B ．只有正(余)弦交变电流才具有U ＝Um 2的关系 C ．照明电压220 V 、动力电压380 V 指的都是最大值D ．交流电压表和交流电流表测的都是最大值4．电阻R 1、R 2与交流电源按照图4(a )方式连接，R 1＝10 Ω，R 2＝20 Ω.合上开关S 后，通过电阻R 2的正弦交变电流i 随时间t 变化的情况如图(b )所示．则( )A ．通过R 1的电流有效值是1.2 AB ．R 1两端的电压有效值是6 VC ．通过R 2的电流最大值是1.2 2 AD ．R 2两端的电压最大值是6 2 V【方法技巧练】图4一、有效值的计算方法5．如图5所示为一交变电流的图象，则该交变电流的有效值为多大？图56．某一交流电的电压波形如图6所示，求这一交流电的电压有效值U.图6二、瞬时值、最大值、有效值与平均值应用的技巧7．如图7所示，矩形线圈的匝数为n，线圈面积为S，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，在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上产生的焦耳热Q.图7 8．在水平方向的匀强磁场中，有一正方形闭合线圈绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动，已知线圈的匝数为n＝100匝，边长为20 cm，电阻为10 Ω，转动频率f＝50 Hz，磁场的磁感应强度为0.5 T．求：(1)外力驱动线圈转动的功率．(2)转至线圈平面与中性面的夹角为30°时，线圈产生的感应电动势及感应电流的大小．(3)线圈由中性面转至与中性面成30°夹角的过程中，通过线圈横截面的电荷量．。

高中物理选修课件第章描述交变电流的物理量

交变电流定义及特点
01
交变电流定义
大小和方向都随时间作周期性变化的电流叫做交变电流，简
称交流。
02
交变电流特点
周期性变化是交流电最主要的特点。
正弦式交变电流波形图
正弦式交变电流的产生
线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动时，产生的感应电动势和感应电流呈正弦规律变化，这样的交流电叫做正弦式交变电流。
音响设备中的分频器
音响设备中的分频器采用LC串联或并联谐振电路，将音频信号分成不同频段并分别放大，以改善音质和提高音响效果。
电力系统中的串联补偿
在电力系统中，为了提高输电线路的传输能力和稳定性，常采用串联补偿装置。该装置利用LC串联谐振的原理，通过调整电容器或电感的参数来改变线路的电气特性，从而达到优化电力系统的目的。
非正弦式交变电流产生原因
电源非正弦
当交流电源的输出电压或电流本身就不是正弦波时，会导致电路中产生非正弦交变电流。
负载特性
某些负载（如非线性负载）在交流电源作用下，会产生非正弦的电流响应。
电路设计
在特定应用场合，为了满足特定的功能需求，电路可能会被设计成产生非正弦交变电流。
非正弦式交变电流危害及防范措施
05
06
4. 改变滑动变阻器的阻值，重复步骤3多次测量，并记录数据。
数据处理方法和结果分析
数据处理方法
根据实验数据，计算交变电流的电压有效值、电流有效值、功率因数等参数。通过绘制电压、电流波形图，分析交变电流的周期性变化规律。
结果分析
通过对比实验数据和理论计算值，分析误差产生的原因，如仪表精度、操作误差等。总结实验结论，加深对交变电流性质和应用的理解。同时，提出改进实验的建议和措施，如提高仪表精度、优化实验方法等。

人教版高中物理《交变电流》优秀课件

Em=NBSω Im Um
描述交变电流大小的物理量：
照明用的电压为220V的正弦交流电,其电压最大值为多大?
3. 关系： ⑵ 也可以用图象法描述：
1 垂直切割，E最大，I最大
②计算电流做功或热功率、热量均用有效值；
f , 照明用的电压为220V的正弦交流电,其电压最大值为多大?
描述交变电流大小的物理量：
它们的相位差(ωt＋Φ2)－(ωt＋Φ1)＝Φ2－Φ1，是一个常
量，等于两个初相之差，不随时间变化，可以说，这两支交变电流的变化规律是相同的，只是步调不同.
3.不同的交流发电机向同一电网供电，相位差必须为零。
否则：会使输电效率降低，甚至损坏输电设备。
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课后习题：6、有A、B、C、三条导线，它们与大地之
3、有效值：E，U，I
（1）定义：根据电流的热效应来定义：让交变电流和
恒定电流分别通过大小相同电阻，如果在交流的一个
周期内它们产生的热量相等，而这个恒定电流是I、
电压是U，我们就把I、U 叫做这个交流的有效值。
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交流
通过大小相同电阻R
恒定电流
ＩＵ
在交流电的一个周期内
Q交 Q直
交流的有效值为ＩＵ
q It 平均值： En IE
t
R
⑦有效值不是平均值。同时： I有≠(0+Im )/2
第十八页，共23页。
算一算：
1).照明用的电压为220V的正弦交流电,其电压最大值为多大? 311V
2).某电容器的标称值为“10V”,加在该电容器上的正弦交流电的电压的有效值为多大?
7.07V
第十九页，共23页。

高中物理第五章交变电流2描述交变电流的物理量课件选修32高二选修32物理课件

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4.几种常见交变电流有效值的计算
电流名称
电流图线
正弦式交变电流
正弦半波电流
有效值 I＝ Im
2 I＝I2m
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正弦单向脉动电流矩形脉动电流
非对称性交变电流
I＝ Im 2
I＝ Tt Im
I＝
错误！
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2．相位差两支交流的相位之差叫做它们的相位差；当它们的频率相同但初相位不同的交变电流，它们的相位差(φ2－φ1)是个常数，即它们有确定的相位差．问：正弦交流电有效值与峰值的关系 U＝Um能不能用有效值
2 的定义来证明呢？
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第十五页，共九十八页。
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4．角速度 ω (1)定义：数值上等于产生交变电流的线圈单位时间内转过的角度． (2)单位：弧度每秒(rad/s) (3)意义：角速度越大，则交变电流变化越快． 5．ω、T、f 的关系 ω＝2Tπ＝2πf，T＝1f 或 f＝T1.
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根据交流电的有效值定义得U7R02·T2 ＋UR02·T2 ＝UR2T
解得 U＝57U0，故 C 项正确．
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【答案】 C 【点评】本题考查了二极管的特性、电路结构分析、欧姆定律、串并联电路的特点；认真审题，充分理解题意，知道理想二极管，正向电阻为零，反向电阻为无穷大，分析清楚电路结构是解题的关键．
考点热度 ★★★★