【课件】交变电流的描述+课件高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册.pptx

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1、第三章第三章 交变电流的描述交变电流的描述正弦式交流电的规律eEmsintEmNBSuUmsintiImsint知识回顾知识回顾正弦式交变电流的大小大小和方向方向都随时间发生周期性变化周期性变化，那么我们如何描述这 种电流的变化特征呢？问题？问题？1、周期：我们把交变电流完成一次周期性变化所需的时间一次周期性变化所需的时间，叫作它的周期周期，通常用 T 表示，单位是秒（s）。一、周期和频率一、周期和频率2、频率：周期的倒数叫作频率频率，数值等于交变电流在单位时间内完成周期性变化单位时间内完成周期性变化的次数的次数。频率通常用 f 表示，单位是赫兹（Hz）。根据定义可以知道我国的交流电频率为50

2、Hz，即周期为0.02s，打点计时器使用的是交流电，周期也为0.02seEmsintuUmsintiImsintEmNBSUm=Im外峰值峰值二、峰值和有效值二、峰值和有效值1、峰值：交变电流的峰值 Im 或Um 可以用来表示电流的强弱或电压的高低电容器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思考：下图是通过一个 R 为1 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.怎样计算通电1 s 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也通过这个电阻R，也能在1 s 内产生同样的热，这个电流是多大？二、峰值和有效值二、峰值和有效值1=

3、21 1=1210.2=0.22=22 2=2210.3=1.23=23 3=2210.3=1.24=24 4=1210.2=0.2Q=I2Rt2 2、有效值、有效值：让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的电阻相同的电阻，如果在交变电流的一一个周期个周期内它们产生的热量相等热量相等，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有效值（effective value）（2）“有效”指的是电流热效应的等效。（是一种等效思维是一种等效思维）（1）求有效值三同：同一电阻、相同时间（一个周期）、相同电阻同一电阻、相同时间（一个周期）、相同电阻二、峰值和有效值二

4、、峰值和有效值（3）理论计算表明，正弦式交变电流正弦式交变电流的有效值I、U与峰值 Im、Um 之间有如下关系这两个关系式只适用于这两个关系式只适用于 正弦式电流。正弦式电流。（4 4）计算电功、电热及电功率、热功率、电表读数、保险丝熔断电流时，使用有效值）计算电功、电热及电功率、热功率、电表读数、保险丝熔断电流时，使用有效值人们通常说家庭电路的电压是家庭电路的电压是220 V220 V，是指有效值。使用交流的电气设备上，标出的额定电压额定电压和额定电流额定电流都是有效值，一般交流电压表、电流表电压表、电流表测量的数值也是有效值。以后提到交变电流的数值，凡没有特别说明的，都指有效值。交变电流交

5、变电流“四值四值”的比较及应用的比较及应用名称名称物理含义物理含义重要关系重要关系应用情况应用情况瞬时值瞬时值交变电流某一时交变电流某一时刻的值刻的值eEmsin iImsin t t分析交变电流在某一时刻的情况，如计分析交变电流在某一时刻的情况，如计算某一时刻线圈受到的安培力算某一时刻线圈受到的安培力最大值最大值最大的瞬时值最大的瞬时值EmNBS电容器的击穿电压电容器的击穿电压二、峰值和有效值二、峰值和有效值有效值有效值跟交变电流的热跟交变电流的热效应等效的恒定效应等效的恒定电流值电流值(1)计算与电流热效应相关的量计算与电流热效应相关的量(如电功率、电热）如电功率、电热）(2)交流电表的测

6、量值交流电表的测量值(3)电气设备标注的额定电压、额定电流电气设备标注的额定电压、额定电流(4)保险丝的熔断电流保险丝的熔断电流平均值平均值交变电流图像中图线交变电流图像中图线与时间轴所围面积与与时间轴所围面积与时间的比值时间的比值计算通过电路横截面的电荷量计算通过电路横截面的电荷量练习：通过某交流电流表的电流i随时间t变化的关系如图所示，该电流表的示数是多少？二、峰值和有效值二、峰值和有效值二、峰值和有效值二、峰值和有效值我们已经知道，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。如果要详细描述交变电流的情况可以用公式公式和图像图像两种方式，这

7、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。三、正弦式交变电流的公式和图像三、正弦式交变电流的公式和图像公式公式图像图像练习：下图 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。三、正弦式交变电流的公式和图像三、正弦式交变电流的公式和图像针针对对训训练练1.如如图图所所示示，矩矩形形线线圈圈面面积积为为S，匝匝数数为为N，线线圈圈电电阻阻为为r，线线圈圈在在磁磁感感应应强强度度为为B的的匀匀强强磁磁场场中中绕绕垂垂直直于于磁磁场场方方向向的的OO轴轴以以角角速速度度匀匀速速转转动动，外外电电路路电电阻阻为为R，电电压压表表、电电流流表表

8、均均为为理理想想电电表表.在在线线圈圈由由图图示示位位置转过置转过90的过程中，下列判断不正确的是的过程中，下列判断不正确的是三、正弦式交变电流的公式和图像三、正弦式交变电流的公式和图像2.如图所示，一半径为如图所示，一半径为r的半圆形单匝线圈放在具有理想边界的匀强磁场中，磁场的磁的半圆形单匝线圈放在具有理想边界的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为感应强度为B.线圈以直径线圈以直径ab为轴匀速转动，转速为为轴匀速转动，转速为n，ab的左侧有垂直于纸面向里的左侧有垂直于纸面向里(与与ab垂直垂直)的匀强磁场，的匀强磁场，M和和N是两个滑环，负载电阻为是两个滑环，负载电阻为R.线圈、电流表和连接导线的

9、电线圈、电流表和连接导线的电阻都不计，阻都不计，下列说法正确的是下列说法正确的是三、正弦式交变电流的公式和图像三、正弦式交变电流的公式和图像1 1、电感器对交变电流的阻碍作用、电感器对交变电流的阻碍作用（1)1)1)1)电感器：指电路钟的线圈仪器电感器：指电路钟的线圈仪器电感器：指电路钟的线圈仪器电感器：指电路钟的线圈仪器（4）扼流圈：是电工技术和电子技术常用的元件，它 利用了电感器对交流的阻碍作用，分为高频扼流圈和低频扼流圈。四、拓展：四、拓展：电感器和电容器对交变电流的作用电感器和电容器对交变电流的作用（3 3）感抗：）感抗：线圈与交变电流之间的电磁感应作用所引起的阻碍作用的大小叫感抗。（

10、2 2 2 2）电感器在交流电路中由于有自感而对）电感器在交流电路中由于有自感而对）电感器在交流电路中由于有自感而对）电感器在交流电路中由于有自感而对交变电流有阻碍作用交变电流有阻碍作用交变电流有阻碍作用交变电流有阻碍作用实验和理论分析都表明，线圈的自感越大、交流的频率越高，线圈的感抗就越大。自感系数L较小自感系数L很大（1 1）交变电流能够通过电容器）交变电流能够通过电容器直流不能通过电容器，所以接直流电源的灯泡不亮。当电容器接到交流电源两端时，直流不能通过电容器，所以接直流电源的灯泡不亮。当电容器接到交流电源两端时，由于电容器两端电压不断变化而不断地由于电容器两端电压不断变化而不断地 充电

11、和放电，电路中就有了充、放电的电流，充电和放电，电路中就有了充、放电的电流，表现为交流表现为交流“通通 过过”了电容器。了电容器。（2 2）电容器对交流阻碍作用的大小叫容抗）电容器对交流阻碍作用的大小叫容抗2、电容器对交变电流的阻碍作用四、拓展：四、拓展：电感器和电容器对交变电流的作用电感器和电容器对交变电流的作用家用电器外壳接地，就是为了防止这样的放电而损失电能；有时人摸电器会“触电”也是这个原因。实验和理论分析都表明，电容器的电容越大，交流的频率越高，电容的容抗就越小。例1.“二分频”音箱内有两个不同口径的扬声器，它们的固有频率分别处于高音、低音频段，分别称为高音扬声器和低音扬声器，音箱要

12、将扩音机送来的含有不同频率的混合音频电流按高、低频段分离出来，送往相应的扬声器，以便使电流所携带的音频信息按原比例还原成高、低频和机械振动，如图为音箱的电路图，高、低频混合电流由a、b输入，则()A甲扬声器是高音扬声器BC2的作用是阻碍高频电流通过乙扬声器CL1的作用是阻碍低频电流通过甲扬声器DL2的作用是减弱乙扬声器的低频电流D四、拓展：四、拓展：电感器和电容器对交变电流的作用电感器和电容器对交变电流的作用例2.(多选)在如图所示的电路中，L为电感线圈，D为灯泡，电流表的内阻为0，电压表的内阻无限大，交流电源的电压为u220sin(100t)V。若保持电压的有效值不变，只将电源的频率改为10

13、0Hz，下列说法正确的是()A.电流表的示数增大 B.电压表的示数增大C.灯泡变暗 D.灯泡变亮BC四、拓展：四、拓展：电感器和电容器对交变电流的作用电感器和电容器对交变电流的作用例3.(多选)如图2所示实验电路中，若直流电压和交变电压的有效值相等，S为双刀双掷开关，下面叙述正确的是()A.当S掷向a、b时灯较亮，掷向c、d时灯较暗B.当S掷向a、b时灯较暗，掷向c、d时灯较亮C.S掷向c、d，把电感线圈中的铁芯抽出时灯变亮D.S掷向c、d，电源电压不变，而使频率减小时，灯变暗AC四、拓展：四、拓展：电感器和电容器对交变电流的作用电感器和电容器对交变电流的作用例4.(多选)某同学在研究电容器、

14、电感器对恒定电流与交变电流的影响时，采用了如图所示的电路，其中L1、L2是两个完全相同的灯泡。当双刀双掷开关置于3、4时，电路与交流电源接通，稳定后的两个灯泡发光亮度相同。则该同学在如下操作中能观察到的实验现象是()A.当开关置于1、2时，稳定后L1亮、L2不亮B.当开关置于3、4时，交变电流频率增加且 稳定后，L1变亮、L2变暗C.当开关从置于1、2的稳定状态下突然断开，L1将会立即熄灭D.当开关从置于1、2的稳定状态下突然断开，L1不会立即熄灭AD四、拓展：四、拓展：电感器和电容器对交变电流的作用电感器和电容器对交变电流的作用例5.(多选)如图所示的电路中，A、B、C三灯亮度相同，电源为2

15、20 V、50 Hz的交流电源，以下叙述中正确的是()A.改接220 V、100 Hz的交流电源时，A灯变亮，B灯变暗，C灯不变B.改接220 V、100 Hz的交流电源时，A灯变暗，B灯变亮，C灯变亮C.改接220 V的直流电源时，A灯熄灭，B灯变亮，C灯亮度不变D.改接220 V的直流电源时，A灯熄灭，B灯变亮，C灯变暗AC四、拓展：四、拓展：电感器和电容器对交变电流的作用电感器和电容器对交变电流的作用例6.(多选)在频率为f的交变电流电路中，如图4所示，当开关S依次分别接通R、C、L支路，这时通过各支路的电流有效值相等。若将交变电流的频率提高到2f，维持其他条件不变，则下列几种情况可能的

16、是()A.通过R的电流有效值不变B.通过C的电流有效值变大C.通过L的电流有效值减小D.通过R、C、L的电流有效值都不变ABC四、拓展：四、拓展：电感器和电容器对交变电流的作用电感器和电容器对交变电流的作用例7.(多选)某音响电路的简化电路图如图所示，输入信号既有高频成分，也有低频成分，则以下说法正确的是()A.电感L1的作用是通高频B.电容C2的作用是通高频C.扬声器甲用于输出高频成分D.扬声器乙用于输出高频成分BD四、拓展：四、拓展：电感器和电容器对交变电流的作用电感器和电容器对交变电流的作用例8.在收音机线路中，经天线接收下来的电信号既有高频成分又有低频成分，经放大后送给下一级，需要把低频成分和高频成分分开，只让低频成分输入给下一级，我们采用了如图7装置电路，其中代号a、b应选择的元件是()A.a是电容较大的电容器，b是低频扼流线圈B.a是电容较大的电容器，b是高频扼流线圈C.a是电容较小的电容器，b是高频扼流线圈D.a是电容较小的电容器，b是低频扼流线圈C四、拓展：四、拓展：电感器和电容器对交变电流的作用电感器和电容器对交变电流的作用小结小结小结小结一、周期和频率一、周期和频率二、峰值和有效值二、峰值和有效值三、正弦式交变电流的公式和图像三、正弦式交变电流的公式和图像四、四、电感器和电容器对交变电流的作用电感器和电容器对交变电流的作用