新教材粤教选择性必修第二册-第3章-第2节-描述交变电流的物理量-课件(78张)

1、第二节描述交变电流的物理量第三章交变电流学习目标1知道交变电流的峰值、瞬时值、平均值、周期、频率等物理量，并理解这些物理量的意义(重点)2会根据有效值的定义求交变电流的有效值(难点)3能根据正弦式交变电流的峰值和有效值的关系进行计算(难点)学法与考法学法：通过阅读教材，知道交变电流周期、频率的物理意义，掌握它们之间的关系；通过分析，会运用正弦式交变电流有效值和峰值的关系计算交变电流的有效值考法：运用数学知识对峰值、瞬时值、平均值、周期、频率进行理解；运用数学知识理解正弦式交变电流的公式和图像；运用数学知识对有效值进行计算知识概览预习导学 | 新知领悟变化快慢周期和频率一次周期赫兹2f5我国民用

2、交变电流的周期和频率(1)周期：T_s.(2)频率：f_Hz.100 rad/s，电流方向每秒钟改变_次50100打点计时器总是每0.02 s打一次点，交变电流的频率为多少？【答案】每0.02 s打一次点，打点计时器接的交变电流频率为f50 Hz. 关于交变电流的周期和频率，以下说法中正确的选项是 ()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B1 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D50 Hz的交变电流，其周期等于0.05 s【答案】C1峰值(1)定义：交变电流的电压、电流所能到达的_数值(2)应用：电容器所能承受的电压要_交流电压的峰

3、值最大峰值和有效值高于2有效值(1)定义：让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的_，如果在交变电流的一个周期内它们产生的热量_，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(2)应用：交流用电设备上所标的_电压和_电流；交流电压表测量的数值；无特别说明时提到的交变电流的数值3正弦式交变电流峰值和有效值的关系：I_，U_.电阻相等额定额定家用电是正弦式交变电流，电流的大小和方向在不断变化，我们常说家用电电压为220 V，频率为50 Hz，这里的220 V和50 Hz的物理意义是什么？如果电路中含有电容器，对电路的电压有什么要求？【答案】家用电压为220 V，指的

4、是交流电电压的有效值，频率为50 Hz，指交流电压、电流每秒钟周期性变化50次把交变电流接到电容器两端时，交流电压的峰值应小于电容器所能承受的最大电压(又叫电容器的耐压值、击穿电压)，否那么电容器就有被击穿的危险 在阻值为70 的电阻中通以正弦交变电流，测得在10 min内放出的热量为2.1104 J，那么此交变电流的最大值为()A0.24 AB0.5 AC0.707 AD1 A【答案】D1某小型发电机产生的交变电动势为e50sin(100t) V，对此电动势，最大值是_V；频率是_Hz；有效值是_V；周期是_s.2如图是一个正弦式交变电流的图像，由图可知，电流的峰值Im_A，有效值I_A，周

5、期T_s，频率f_Hz.50用图像描述交变电流50140.25 通过某电阻的周期性交变电流的图像如以下图，该交流电的有效值多大？ 如以下图是一个正弦式交变电流的图像，以下说法正确的选项是()A周期是0.2 s，电流的峰值是10 AB周期是0.15 s，电流的峰值是10 AC频率是5 Hz，电流的有效值是10 AD频率是0.2 Hz，电流的有效值是7.07 A【答案】A多维课堂 | 素养初培特斯拉既是创造家，也是物理学家、机械工程师、电气工程师，24岁创造交流电，一生拥有1 000多项专利创造，获得11次诺贝尔物理学奖提名，我们都很熟悉的雷达、收音机、 机、霓虹灯、飞弹导航等全是出自他手，特斯拉

6、堪称天才如以下图是一个正弦式交变电流的图像周期和频率(1)交变电流完成一次周期性变化需要多长时间？(2)在1 s内完成多少次周期性变化？【答案】(1)完成一次周期性变化需要0.02 s；(2)在1 s内完成50次周期性变化1线圈转动一周，交变电流恰好完成一次周期性变化2从线圈转动的角度来说，周期就是线圈在磁场中转动一周所用的时间；频率就是线圈在磁场中一秒钟内转动的圈数素养点评：物理观念知道周期、频率的概念；科学思维知道交变电流周期、频率的物理意义，掌握它们之间的关系探究总结变式1(多项选择)(2021年南昌一中月考) 矩形金属线圈共10匝，绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的

7、交流电动势e随时间t变化的情况如以下图以下说法中正确的选项是()A此交变电流的频率为0.2 HzB1 s内电流方向变化10次Ct0.1 s时，线圈平面与磁场方向平行D1 s内线圈转5圈【答案】BD易错提醒：我国电网中交变电流的周期是0.02 s，频率是50 Hz.但并不是所有国家交流电频率都是50 Hz，有少数国家交流电频率是60 Hz.借题发挥：我国民用交变电流的周期和频率：(1)周期：T0.02 s(2)频率：f50 Hz.100 rad/s，电流方向每秒钟改变100次(3)线圈在匀强磁场中转动一周，电动势、电流都按正(余)弦规律变化一次1交变电流有效值的定义(1)交变电流的有效值是根据电

8、流的热效应定义的(2)等效是指恒定电流和交变电流，在相同的时间内，在相同的电阻上产生的热量相同(3)通常所说的交变电流的电压、电流，用电表测量的交变电流的电压、电流，以及用电器的额定电压、额定电流，还有保险丝的熔断电流，都是指有效值峰值和有效值素养点评：物理观念知道交变电流峰值和有效值的概念；科学思维知道交变电流峰值和有效值的物理意义，掌握它们之间的关系【答案】B变式2(2021年广州海珠区月考)一个匝数为100匝，电阻为R0.5 的闭合线圈处于某一磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，从某时刻起穿过线圈的磁通量按如以下图规律变化，那么线圈中产生交变电流的有效值为()【答案】B一正弦式交流电的电压随

9、时间变化的规律如以下图用图像描述交变电流(1)该交流电的电压的最大值为多少？(2)该交流电的频率为多少？(3)该交流电的电压瞬时值的表达式是什么？(4)并联在该电压两端的电压表指针不停摆动吗？【答案】(1)该交流电的电压的最大值为100 V；(2)周期为4102 s，所以频率为25 Hz；(3)2f50 rad/s，该交流电的电压瞬时值的表达式u100sin(50t) V；(4)交流电压表的示数为交流电的有效值而不是瞬时值，不随时间变化，指针不摆动1交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)探究总结(1)确定正弦式交变电流的峰值，根据图像读出或由公式EmnBS求出相应峰值(2)明确线圈的初

10、始位置，找出对应的函数关系式如：线圈在中性面位置开始计时，那么it图像为正弦函数图像，函数表达式为iImsin t.线圈在垂直于中性面的位置开始计时，那么it图像为余弦函数图像，函数表达式为iImcos t.素养点评：物理观念知道正弦式交变电流的公式和图像；科学思维能根据正弦式电流的峰值和有效值的关系进行计算精练3(多项选择)图甲、乙分别为两种电压的波形，其中图甲所示的电压按正弦规律变化，图乙所示的电压是正弦函数的一局部以下说法正确的选项是 ()A图甲、乙均表示交流电B图甲所示电压的瞬时值表达式为u20sin(100t) VC图乙所示电压的有效值为20 VD图乙所示电压的有效值为10 V【答案

11、】ABD【答案】B易错提醒：在解决有关交变电流的图像问题时，应先把交变电流的图像与线圈的转动位置对应起来，再根据特殊位置求特征解借题发挥：应用交变电流四值时的本卷须知：(1)研究电容器是否被击穿时，应用交变电流的峰值(最大值)，因为电容器上标明的电压是电容器长时间工作时所能承受的最大电压(2)研究电功、电功率和电热时，只能用有效值(3)研究通过导体某横截面的电荷量时，要用平均值(1)如以下图的几种情况中，如果N、B、S均相同，那么感应电动势的峰值相同吗？交变电流的变化规律(2)如以下图为演示用的手摇发电机模型，匀强磁场磁感应强度B0.5 T，线圈匝数N50，每匝线圈面积为0.48 m2，转速为

12、150 r/min，线圈在匀速转动过程中，从图示位置开始计时写出交变感应电动势瞬时值的表达式探究总结3对交变电流图像的认识如以下图，正弦式交变电流随时间的变化情况可以从图像上表示出来，图像描述的是交变电流的电动势、电流、电压随时间变化的规律，它们是正弦曲线4交变电流图像的应用从图像中可以解读到以下信息：(1)交变电流的最大值Im、Em、Um，周期T.(2)因线圈在中性面时感应电动势、感应电流均为零，磁通量最大，所以可确定线圈位于中性面的时刻(3)找出线圈平行于磁感线的时刻(4)判断线圈中磁通量的变化情况(5)分析判断e、i、u随时间的变化规律素养点评：物理观念知道交变电流、中性面、周期、频率、

13、有效值、相位；科学思维掌握交变电流的产生和变化规律精练4(多项选择)(2021年江苏宿豫中学月考) 矩形线圈的匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如以下图，以下结论正确的选项是()A在t0.1 s和t0.3 s时，电动势最大B在t0.2 s和t0.4 s时，电动势改变方向C电动势的最大值是157 VD在t0.4 s时，磁通量变化率到达最大，其值为3.14 Wb/s【答案】CD变式4一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的交变电动势的图像如以下图，那么()【答案】B易错提醒：(1)物理学中，正弦交变电流与余弦交变电流统称为正弦式交变电流，简称正弦式

14、电流(2)线圈在通过垂直中性面的平面时磁通量为零，但磁通量的变化率最大，所以通过线圈的电流最大(3)由右手定那么可知线圈在通过中性面时，电流的方向发生改变借题发挥：图像的分析方法：一看，看“轴、看“线、看“斜率、看“点，并理解其物理意义二变，掌握“图与图“图与式和“图与物之间的变通关系三判，在此根底上进行正确的分析和判断核心素养微专题产生正(余)弦交流电的五类模型模型1线圈在匀强磁场中转动：由矩形线圈绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动闭合线圈垂直于匀强磁场，线圈静止不动，磁场按正弦规律做周期性变化，那么线圈中会产生正弦交变电流模型2.线圈处于周期性变化的磁场中：闭合线圈垂直于匀强磁场，线圈静止不动，

15、磁场按正弦规律做周期性变化，那么线圈中会产生正弦交变电流模型3.导体棒在匀强磁场中平动：导体棒在匀强磁场中匀速平动，但导体棒切割磁感线的有效长度按正弦规律变化那么棒中会产生正弦交变电流模型4.导体棒在匀强磁场中振动：导体棒在匀强磁场中沿平行导轨平动切割磁感线时，棒的速度按正弦规律变化那么棒中会产生正弦交变电流模型5.棒在不均匀磁场中平动：导体棒在磁场中匀速平动切割磁感线，在棒的平动方向上，磁场按照正弦规律变化那么棒中会产生正弦交变电流A电流表的示数为0.24 AB0.01 s时回路中的电流最大C回路中交流电的频率为50 HzD0.015 s时电珠L中电流的方向为从DLC【答案】C素养点评：正弦

16、交流电的产生的实质是产生了正弦式感应电动势，根据EBLv，可以分别在B、L、v这三个物理量上做文章熟悉eEmsin t和EmnBS的推导过程此题通过线圈往复运动的规律，培养学生的“科学思维的素养课堂小练 | 素养达成1(多项选择)在交流电路中，以下说法正确的选项是()A阻碍电流的不仅有电阻，还有电感线圈和电容器B电容器的电容越大，交流的频率越高，容抗就越大C交变电流能通过电容器，是因为交变电压的最大值大于击穿电压，电容器被击穿了D电感对交变电流的阻碍作用，是因为交变电流通过电感线圈时，线圈中产生自感电动势阻碍电流的变化【答案】AD【解析】由电容器和电感对交变电流作用的特点可知A、D正确，B错误；在交变电流作用下，电容器不断进行充放电，电路中产生电流，表现为交变电流通过了电容器，故C错误【答案】BC【答案】A【答案】C5