第二节表征交流电的物理量
交流电的产生表征交流电的物理量
e
ωt
矩形线圈在磁场中绕垂直于磁感线的 轴匀速旋转时，线圈中就产生按正弦 规律变化交流电。交流电的有效值是 最大值的0.707倍。
交流电的产生 表征交流电的物理量
交流电是电流的大小和方向都随时间做周期性变化 的电流。
交流电有许多优点，交流电可以用变压器升高或降 低电压，交流电可以驱动结构简单，运行可靠的交 流感应电动机，交流电是廉价的动力或能量来源。
交流电
一 交流电的产生
矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁 感线的轴旋转时，线圈中将产生什 么样的电流？
三 交流电的变化规律和表达式
线圈从中性面开始转过了ωt 时，导线切割磁 感线的速度是ωr SIN ωt
三 交流电的变化规律
1
2
交流电的最大值
交流电的瞬时值
Еm=B S ω
e =Em sin ωt
3
3
i = I m sin ωt
u =Um sin ωt
交流电的有效值 （交流电的有效值
4
是根据电流的热效应来规定的）
矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁 感线的轴旋转时，线圈中将产生什 么样的电流？
矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁 感线的轴旋转时，线圈中将产生什 么样的电流？
一 交流电的产生：矩形线圈在匀强 磁场中绕垂直于磁感线的轴旋转时， 线圈中将产生交流电。
二 中性面：线圈和磁力线垂直的这 个平面叫中性面。线圈平面每经过中 性面一次，感生电动势和感生电流的 方向就改变一次。线圈转动一周，它 们的方向改变两次。
END
教科版高中物理选修3-2第二章《描述交流电的物理量》参考课件1
【易错分析】对易错选项及错误原因具体分析如下：
易错选项
错误原因
线圈在匀强磁场中转动时，磁通量和磁通量 的变化率混淆，错误的认为磁通量为零时， A项 磁通量的变化率也为零，因此得出感应电动 势为零，感应电流为零．
在计算电功、电功率时错用交变电流的最大 D项 值.
1．下列提到的哪一个不是指交流电的有效值( ) A．交流电路中交流电压表的读数 B．电工工具上标明的耐压数值 C．保险丝的熔断电流 D．家用电器(如灯泡)上标明的额定电压值 【解析】 电工工具上标明的耐压数值为最大值，交 流电压表读数、保险丝熔断电流、平时常说的电压和电流、 电器上标注的电压和电流都为有效值，故选B. 【答案】 B
3．几种常见交变电流的有效值
电流名称
正弦式交 变电流
正弦半波 电流
电流图线
有效值
I＝
Im 2
I＝I2m
电流名称
正弦单向 脉动电流
矩形脉动 电流
非对称性 交变电流
电流图线
有效值
I＝
Im 2
I＝
t T Im
I＝
12I21＋I22
(2013·重庆一中高二检测)如图2－2－1所示为 一交变电流的图像，则该交变电流的有效值为( )
(3)二者关系：对正弦交变电流，有效值I、U与峰值Im、
Um之间的关系为
I
＝ Im ， 2
U
＝Um2.
2．思考判断 (1)有效值可理解为交变电流产生的平均效果，故与平均 值相似．(×) (2)关系式I＝ Im2和U＝Um2适用于任意的交变电流．(×) (3)交流电的有效值是指相同时间内，产生相同热量的直 流电的值．(×)
甲
乙
图2－2－4
高二物理选修32第五章5.2描述交流电的物理量知识要点归纳
描述交流电的物理量知识链接：正弦式交流电的描述方法：公式法： 图像法：瞬时值： 最大值（峰值）： e =E msin ωt Em=NBS ωi=Imsin ωt Im=Em/(R+r)u=Umsin ωt Um=ImR知识要点归纳：一．描述交流电的物理量 1、周期T ：交变电流完成一次周期性变化所需的时间。
单位：秒（s ） 2、频率 f ：交变电流一秒内完成周期性变化的次数。
单位：赫兹（Hz ）3．关系：T f 1= n f Tπππω222===4．物理意义：描述交流电变化的快慢的物理量。
二．交流电有效值1．有效值：让交流电与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果它们在交流一个周期内产生的热量相同，这个恒定电流值叫做这一交流电的有效值。
特点：根据电流的热效应．．．．．．，三同(相同电阻．．．．、相同时间．．．．、产生相同热量．．．．)时，直流电流(电压)叫做交流电流(电压)的有效值．2．正（余）弦式交变电流的有效值公式为：2m E E =2m I I =2m U U =※ 说明：非正（余）弦式交变电流的有效值必须根据电流的热效应来计算 3．说明：1）电气设备“铭牌”上所标的值、保险丝的熔断电流值都是有效值． 2）在交流电路中，电压表、电流表的示数均为有效值．3）没有特别说明的情况下，所给出的交流电的电压、电流值都是有效值． 4）在计算交流电产生的电功（热），电（热）功率时均用有效值。
5）电子元件上的标称值不是有效值，而是最大值，如电容器、二极管的击穿电压等。
4．描述交流电的“四值”三．相位：e＝E m sin（ωt+φ）其中“ωt＋Φ”叫做交变电流的相位；Φ是t＝0时的相位，叫做交变电流的初相位．同步练习：1．下面关于交变电流的说法中正确的是（）A．交流电器设备上所标的电压和电流值是交流的最大值B．用交流电流表和电压表测定的读数值是交流的瞬时值C．给定的交流数值，在没有特别说明的情况下都是指有效值D．跟交流有相同的热效应的直流的数值是交流的有效值2．一个照明电灯标有“220 V60 W”字样，现在把它接入最大值为311 V的正弦式交流电路中，则()A．灯的实际功率大小为60 W B．灯丝将烧断C．只能暗淡发光D．能正常发光3．有一交变电流如图所示，则由此图象可知()A．它的周期是0.8 sB．它的峰值是4 AC．它的有效值是2 2 AD．它的频率是0.8 Hz4．在相同的时间内，某正弦式交变电流通过一阻值为100 Ω的电阻产生的热量，与一电流为3 A的直流电通过同一阻值的电阻产生的热量相等，则()A．此交变电流的有效值为3 A，最大值为3 2 AB．此交变电流的有效值为3 2 A，最大值为6 AC．电阻两端的交流电压的有效值为300 V，最大值为300 2 VD．电阻两端的交流电压的有效值为300 2 V，最大值为600 V5．一个接在恒定直流电源上的电热器所消耗的电功率为P1，若把它接在电压峰值与直流电压相等的正弦式交流电源上，该电热器所消耗的电功率为P2，则P1∶P2为() A．2∶1B．1∶2 C．1∶1 D．1∶ 26．在下图所示电路中，A是熔断电流I0＝2 A的保险丝，R是可变电阻，S是交流电源．交流电源的内电阻不计，其电动势随时间变化的规律是e＝2202sin314t V．为了不使保险丝熔断，可变电阻的阻值应该大于()A．110 2 ΩB．110 ΩC．220 ΩD．220 2 Ω7．一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，周期为T.从中性面开始计时，当t＝112T时，线圈中感应电动势的瞬时值为2 V，则此交变电流的有效值为()A．2 2 V B．2 V C. 2 V D.22V 8．某交变电流表串联一电阻构成交变电压表，总电阻R=2 kΩ，然后将改装的电表接到u=311sin100πt V的交流电源上，则（）A．通过电流表电流的瞬时值为0.11sin100πt AB．作为改装的电压表，其两端电压的瞬时值为311sin100πt VC．电流表的示数为0.11 AD．作为改装的电压表，其示数应为311 V9．一正弦式交变电流的电压随时间变化的规律如图所示．由图可知()A．该交变电流的电压瞬时值的表达式为u＝100 sin(25t)VB．该交变电流的频率为25 HzC．该交变电流的电压的有效值为100 2 VD．若将该交变电流压加在阻值为R＝100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率是50 W10．一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图①所示．已知发电机线圈内阻为5.0 Ω，若外接一只电阻为95.0 Ω的灯泡，如图②所示，则()A．电压表的示数为220 VB．电路中的电流方向每秒钟改变50次C．灯泡实际消耗的功率为484 WD．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J11．两个相同的电阻，分别通以如图所示的正弦式交变电流和方波式交变电流，两种交变电流的最大值相等，周期相等．则在一个周期内，正弦式交变电流在电阻上产生的焦耳热Q1与方波式交变电流在电阻上产生的焦耳热Q2之比等于()A．3∶1 B．1∶2C．2∶1 D．4∶312．正弦交变电源与电阻R 、交流电压表按照图甲所示的方式连接，R ＝10 Ω，交流电压表的示数是10 V ．图乙是交变电源输出电压u 随时间t 变化的图象．则( )A ．通过R 的电流i R 随时间t 变化的规律是i R ＝ 2cos 100πt AB ．通过R 的电流i R 随时间t 变化的规律是i R ＝ 2cos 50πt AC ．R 两端的电压u R 随时间t 变化的规律是u R ＝52cos 100πt VD ．R 两端的电压u R 随时间t 变化的规律是u R ＝52cos 50πt V13．电阻R 1、R 2与交流电源按照图-1方式连接，R 1＝10 Ω，R 2＝20 Ω.合上开关S 后，通过电阻R 2的正弦式交变电流i 随时间t 变化的情况如图-2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 V14．将正弦交流电经过整流器处理后，得到的电流波形刚好去掉半周，如图所示，它的有效值是 （ ）A.2 AB.2 AC.22 AD.1 A15．如图所示是某种型号的电热毯的电路图，电热毯接在交变电源上，通过装置P 使加在电热丝上的电压的波形如右图所示。
高中物理第二册表征交变电流的物理量2
表征交变电流的物理量教学目的：l、掌握表征交变电流大小物理量。
2、理解有效值的定义并会用它解决相关问题。
3、掌握表征交变电流变化快慢的物理量。
教学准备：幻灯片、交流发电机模型、演示电流表、教学过程：一、知识回顾(一)、交变电流：（b）、（）所示。
随时间按正弦规律变化的。
即正弦交流。
2、中性面：匀速旋转的线圈，位于跟磁感线垂直的平面叫做中性面。
这一位置穿过线圈的磁通量最大，但切割边都未切割磁感线，或者说这时线圈的磁通量变化率为零，线圈中无感应电动势。
3、规律：（1）、函数表达式：从中性面开始计时，则e=NBSωsinωt 。
用εm表示峰值NBSω则e=εmsinωt在纯电阻电路中,电流I=RRemε=sinωt=Imsinωt，电压u=Umsinωt 。
二、新课教学：1、表征交变电流大小物理量①瞬时值：对应某一时刻的交流的值用小写字母x 表示，e i u②峰值：即最大的瞬时值用大写字母表示，UmＩmεmεm= nsBωＩm=εm/ R注意：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动时，所产生感应电动势的峰值为εm=NBSω，即仅由匝数N，线圈面积S，磁感强度B和角速度ω四个量决定。
与轴的具体位置，线圈的形状及线圈是否闭合都是无关的。
③有效值：ⅰ、意义：描述交流电做功或热效应的物理量ⅱ、定义：跟交流热效应相等的恒定电流的值叫做交流的有效值。
ⅲ、正弦交流的有效值与峰值之间的关系是ε=2mεI=2mIU=2mU。
注意：正弦交流的有效值和峰值之间具有ε=2mε，U=22mmI I U =的关系，非正弦（或余弦）交流无此关系，但可按有效值的定义进行推导，如对于正负半周最大值相等的方波电流，其热效应和与其最大值相等的恒定电流是相同的，因而其有效值即等于其最大值。
即I=I m 。
ⅳ、交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值；交流电流表和交流电压表的读数是有效值。
对于交流电若没有特殊说明的均指有效值。
ⅴ、在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。
「精品」高中物理第二章交变电流第2节描述交流电的物理量教学案教科版选修3_2
第2节 描述交流电的物理量一、周期和频率 1．周期(T )交变电流完成一次周期性变化的时间，单位：秒(s)。
2．频率(f )交变电流在1 s 时间内完成周期性变化的次数，单位：赫兹(Hz)。
3．两者的关系互为倒数关系，即T ＝1f。
4．物理意义描述交变电流变化快慢的物理量。
5．角速度ω与T 、f 的关系：ω＝2πT＝2πf 。
6．我国使用的交变电流：T ＝0.02 s ，f ＝1T＝50 Hz ，ω＝100π rad/s ，电流方向每秒改变100次。
二、峰值 有效值 1．峰值交变电流的电流和电压在一个周期内所能达到的最大值。
2．有效值(1)定义：如果交流电与某一直流电通过同一电阻，在相同的时间内所产生的热量相等，则这个直流电的电流和电压值，就分别称为相应交流电的电流和电压的有效值。
1.周期和频率是描述交变电流变化快慢的物理量，周期和频率互为倒数关系，我国使用的交流电的频率为50 Hz 。
2．有效值是根据电流的热效应进行定义的，对于正弦交变电流来说，有效值和峰值的关系为：I ＝I m2，U ＝U m 2，E ＝E m2。
3．在交流电路中，电压表、电流表的示数均为有效值，计算用电器产生的电热时必须应用电流或电压的有效值。
(2)正弦交变电流的有效值与峰值的关系①电动势的有效值：E＝E m2＝0.707E m；②电流的有效值：I＝I m2＝0.707I m；③电压的有效值：U＝U m2＝0.707U m。
1．自主思考——判一判(1)我国提供的生活用电的发电机转子的转速为3 000 r/min。
(√)(2)交变电流在1 s内电流方向变化的次数就是它的频率。
(×)(3)交变电流的周期越大，交变电流的变化就越快。
(×)(4)生活用电的电压220 V指有效值，动力用电的电压380 V指峰值。
(×)(5)只要是交变电流，其峰值就是有效值的2倍。
(×)(6)家用电器铭牌上标称的电流、电压都是指有效值。
5.2 描述交流电的物理量
④周期和频率
交流电也用周期和频率来表示变化的快慢
T和f的物理意义：表征交流电变化的快 慢，T越小，f越大，交流电变化越快。
我国生产和生活用交流电的周期T＝ __0_.0_2___s，频率f＝___5_0____Hz，角速度 ω＝___31_4___rad/s，在1内电流的方向变 化____1_0_0____次。
I 2RT
1 2
I12 RT
1 2
I
2 2
RT
所以：
I
1 2
( I12
I22
)
42
3 2
1 2
(4
2)2 (3
2)2 5A
〖练习2〗如图所示为一交流电的电压随时间变 化的图像，求此交流电的电压的有效值。
解析：在一个周期T内
U2
T
U12
T
U
2 2
T
R
R2 R2
U 102 52 7.9V 22
解析：从图中可看出交变电流的周期T＝0.02s，在t＝ 0.0025s＝T／8时，电流为14.14A，而t＝T／8时线 圈从中性面转过的角度为45°。
由电流表达式i＝Imsinωt得：14.14＝Imsin45° Im＝14.14／sin45°＝20A
而ω＝2π／T＝314rad/s.
故此电流的瞬时表达式为i＝20sin314t(A)
解析：
（1）图甲为正弦交流电，其有效值I1＝Im／ 2 ＝ 3.55A，周期T1＝0.4s，频率f1＝2.5Hz；图乙为方波 交流电，电流的大小不变、方向作周期变化，由于热 效应与电流方向无关，因而它的有效值为5A，周期T2 ＝0.4s，频率f2＝2.5Hz。
（2）由公式P＝I2R得： P甲:P乙＝I12R:I22R＝（I1／I2）2＝1:2
描述交流电的物理量PPT教学课件
流不能低于______A。0.1 2
u/v
200
2
t/s
－200
4、频率：一秒内完成周期性变化的次数。
f 1 T
2 2f
T
5、有效值： E U I
（1）定义：根据电流的热效应来规定，让交流电和直流通过相 同阻值的电阻，如果他们在一个周期内产生的热量相等， 就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值。
（2）正弦交流电的有效值与最大值的关系： E Em
2
注意：A.对于交流电若没有特殊说明的均指有效值
例3.如图表示一交流的电流随时间 变化的图像,求该电流的有效值。
I 2RT
1 2
I12 RT
1 2
I
2 2
RT
42
I
1 2
(I12
I
2 2
)
3 2
1 2
(4
2)2 (3
2)2 5A
练习2：如图表示一交流随时间变化 的图像，求此交流的有效值。
iA
I 2RT
I12
R
T 2
I
2
2
R
T 2
2
o
12
栖（qī）：鸟停在树上。 十五夜：中秋的晚上。 地白：指月光满地。
十五夜望月 王建
中庭地白树栖鸦，冷露无声湿桂花。 今夜月明人尽望，不知秋思落谁家？
1 、“地白”在文中是何意？由此你想到了谁的一句诗？
2 、“秋思”一词具体含义指什么？
物理表征的教案设计
物理表征的教案设计表征交流电的物理量●本节教材分析教材把交流电与直流电对比说明，描述交流电的特性需要一些新的物理量.交流电的电动势、电压、电流是随时间变化的，教材介绍了用公式法和图象描述交流电如何随时间变化的方法，我们可向学生说明，这种描述是详细、全面的，但应用时常常不方便.实用中经常需要知道交流电某一方面的特性，因此需要引入反映交流电某一方面特性的物理量.如：最大值说明交流电在变化过程中所能达到的最大数值，反映了交流电变化的范围；交流电是周期性变化的，周期、频率说明交流电变化的快慢；有效值说明交流电产生的平均效果.教学中的难点是交流电有效值的概念，这也是教学重点..有效值的物理意义、有效值与最大值的关系非常重要，要让学生很好地了解和熟悉.有必要强调说明交流电的有效值用得很多，因此，如果不加特别的说明，提到交流电的电流、电压、电动势时，指的都是有效值.交流电表测得的电流、电压也是有效值.还可考虑分别用直流电流表、交流电流表和直流电压表、交流电压表测量刚才的A、B灯的电流、电压，让学生看到两者的数值相同，并让学生说出交流电的最大值.我们可考虑让学生对交流电的描述作小结，使学生明确：全面、详细描述交流电的是公式和图象；最大值、有效值、周期、频率等物理量是描述交流电某一方面的特性的.根据交流电的图象、公式可知最大值、周期，从而可知有效值、频率.●教学目标一、知识目标1.理解什么是交变电流的最大值和有效值，知道它们之间的关系.2.理解交变电流的周期、频率以及它们之间的关系.知道我国生产和生活用电的周期（频率）的大小.二、能力目标能应用数学工具描述和分析处理物理问题.三、德育目标让学生了解多种电器铭牌，介绍现代科技的突飞猛进，激发学生的学习热情. ●教学重点交变电流有效值概念.●教学难点交流电有效值概念及计算.●教学方法在教师指导下的启发式教学.●教学用具电源、电容器、灯泡“6 V 0.3 A”、幻灯片、手摇发电机.●课时安排 1课时●教学过程一、引入新课［师］上节课讲了矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，在线圈中产生了正弦交流电.如何描述交流电的变化规律呢？［生1］可以用公式法描述.从中性面开始计时，得出瞬时电动势：e=Emsinω t 瞬时电流：i=Imsinω t. 瞬时电压：u=Umsinω t. 其中Em=NBSω［生2］可以用图象法描述.如图所示：［师］交流电的大小和方向都随时间做周期性变化，只用电压、电流描述不全面.这节课我们学习表征正弦交流电的物理量.二、新课教学1.交变电流的最大值（Em,Im,Um）［师］交变电流的最大值是交变电流在一个周期内所能达到的最大数值，可以用来表示交变电流的电流或电压变化幅度.［演示］电容器的耐压值.将电容器（8 V，500 μF）接在学生电源上充电，接8 V电压时电容器正常工作，接16 V电压时，几分钟后闻到烧臭味，后听到爆炸声.［师］从这个实验中可以发现：电容器的耐压值是指能够加在它两端的最大电压，若电源电压的最大值超过耐压值,电容器可能被击穿.但是交流电的最大值不适于表示交流电产生的效果，在实际中通常用有效值表示交流电流的大小.2.有效值（E、I、U）［演示］如下图所示，将两只“6 V、0.3 A”的小电珠A、B，一个接在6 V的直流电源上，一个接在有效值为6 V的交流电源上，观察灯的亮度.［生］两灯的亮度相同.［师］让交流电和直流电通过同样的电阻，如果它们在相同时间内产生热量相等，把直流电的值叫做交流电的有效值.通常用大写字母U、I、E表示有效值.3.正弦交流电的有效值与最大值的关系［师］计算表明，正弦交流电的最大值与有效值有以下关系：I=Im2=0.707ImU=Um2=0.707Um［强调］（1）各种使用交变电流的电器设备上所示值为有效值. （2）交流电表（电压表或电流表）所测值为有效值. （3）计算交变电流的功、功率、热量等用有效值. 4.周期和频率［师］请同学们阅读教材，回答下列问题：（1）什么叫交流电的'周期？（2）什么叫交流电的频率？（3）它们之间的关系是什么？（4）我国使用的交变电流的周期和频率各是多大？［生1］交变电流完成一次周期性的变化所用的时间，叫做交变电流的周期，用T表示. ［生2］交变电流在1 s内完成周期性变化的次数，叫做交变电流的频率，用f表示. ［生3］T=1 f［生4］我国使用的交流电频率f=50 Hz,周期T=0.02 s. ［师］有个别欧美国家使用交流电的频率为60 Hz. 5.例题分析［投影］［例1］表示交变电流随时间变化图象如图所示，则交变电流有效值为A.52A C.3.52 AB.5 A D.3.5 A解析：设交变电流的有效值为I，据有效值的定义，得 I2RT=（42）2RTT+（32）2R 22解得I=5 A综上所述应选择B. ［投影］三、小结本节课主要学习了以下几个问题：1.表征交变电流的几个物理量：最大值、有效值、周期、频率.2.正弦式交流电最大值与有效值的关系： I=Im2,U=Um2.3.交流电的周期与频率的关系：T=四、作业（略）五、板书设计六、本节优化训练设计1.把220 V的正弦式电流接在440 Ω电阻两端，则该电阻的电流峰值A.0.5A C.22AB.0.52A D.1A2.电路如图所示，交变电流电源的电压是6 V，它跟电阻R1、R2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U2和电压表示数U1分别为A.U1=62 V C.U1=6 VB.U2=6 V D.U2≥62V3.两个相同电阻分别通以下图两种电流，则在一个周期内产生的热量QA∶QB=_______.4.关于正弦式电流的有效值，下列说法中正确的是 A.有效值就是交流电在一周期内的平均值B.交流电的有效值是根据电流的热效应来定义的C.在交流电路中，交流电流表和交流电压表的示数表示的都是有效值D.对于正弦式电流，最大值的平方等于有效值平方的2倍参考答案：1.B2.CD3.1∶24.BCD●备课资料1.如何计算几种典型交变电流的有效值？答：交流电的有效值是根据电流的热效应规定的.让交变电流和直流电通过同样的电阻，。