高中物理(新教材)选修二课件2：3-2交变电流的描述 人教版

第三章交变电流

3.2交变电流的描述

1.什么是交流电？方向随时间周期性变化的电流2.正弦交流电变化规律知识回顾i＝Imsinωtu＝Umsinωte＝Emsinωt观察思考：观察铭牌上用电器的各种参数，回答下面的问题：铭牌上的220V、250V是什么意思？铭牌上的50HZ是什么意思？一、周期和频率1.周期T：交变电流完成一次周期性变化所需的时间，叫做交变流电的周期，单位s2.频率f：1s内完成周期性变化的次数，叫频率，单位Hz3.角频率ω：线圈在磁场中转动的角速度，单位rad/s例：如图示交流电t/su/VO0.04t/sI/AO0.04Im(1)周期？频率？(2)电流方向在1s内改变多少次？T=0.02sf=50Hz100次二、峰值和有效值瞬时值某一时刻交流电的值用e、u、i表示最大值即峰值，用Em、Um、Im表示Im或Um可以用来表示电流的强弱或电压的高低。注意：将电容器接在交流电路中，电容器的耐压值应大于交流电的最大值。电压瞬时值有效值让交流和恒定电流分别通过相同阻值的电阻，如果在交流的一个周期内产生的热量相等，而这个恒定电流是I，电压是U，我们就把I、U叫作这个交流的有效值。“有效”指的是电流热效应的等效说明：①交变电流的有效植根据电流的热效应来规定，与电流的方向无关，计算电功和热量必须用有效值。②有效值一般与所取时间的长短有关，在无特别说明时是以一个周期的时间来确定有效值的。几种常见的有效值：人们通常说家庭电路的电压是220V，指的便是有效值；使用交流的电气设备上，标出的额定电压和额定电流都是有效值；一般交流电压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。注意：通常电容器所标的耐压值指的是最大值。

正弦交流电的有效值与最大值的关系：只适用于正弦或余弦式交流电

正弦交流电的有效值与最大值的关系：只适用于正弦或余弦式交流电2.有效值的计算方法:(1)若是正弦式交变电流，可利用交变电流的有效值与峰值间的关系求解，即计算交变电流在一个周期内产生的热量Q

代入数值，求解有效值

(2)若不是正弦式交变电流，则必须根据有效值的定义进行计算。i/At/s+10-100.050.10.150.2例1：如图是一个按正弦函数规律变化的交变电流。请根据图象求出它的周期、频率、最大值和有效值，并写出电流的函数表达式。有效值:最大值:电流的函数表达式:解析:由图象可知:T=0.2s根据

得：f=5HzIm=10Aω=2πf=10πi=Imsinωt=10sin10πt三、正弦式交变电流的公式和图像例2某交流电压随时间的变化规律如图所示，则此交流电的频率是_______Hz。若将该电压加在10μF的电容器上，则电容器的耐压值不应小于______V。0.25200若将该电压加在一阻值为1kΩ的纯电阻用电器上，用电器恰能正常工作，为避免意外事故的发生，该电路中保险丝的额定电流不能低于_______A。例3：通有如图所示的交变电流(图中曲线为余弦曲线的一部分)，单匝线圈电阻r＝0.02Ω，则在0～10s内线圈产生的焦耳热为A．80J B．85JC．90J D．125J

例3：通有如图所示的交变电流(图中曲线为余弦曲线的一部分)，单匝线圈电阻r＝0.02Ω，则在0～10s内线圈产生的焦耳热为A．80J B．85JC．90J D．125J

知识拓展：电感器和电容器对交变电流的作用1.电感器对交流电的阻碍作用由于线圈与交变电流之间的电磁感应作用所引起的阻碍作用，这叫感抗，用XL

表示。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。2.电感对交流的阻碍作用的应用——扼流圈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。(1)低频扼流圈线圈绕在铁芯上，匝数为几千甚至超过一万，自感系数为几十亨。即使交流的频率较低，这种线圈产生的感抗也很大。由于线圈是用铜线绕制的，对直流的阻碍作用较小，所以这种扼流圈可以用来“通直流，阻交流”。(2)高频扼流圈线圈有的绕在铁氧体芯上，有的是空心的，匝数为几百或几十，自感系数为几毫亨，这种扼流圈只对高频交变电流有较大的阻碍作用，对低频交变电流的阻碍作用较小，对直流的阻碍作用更小，因此可以用来“通低频、通直流，阻高频”。3.电容器对交变电流的阻碍作用备用工具&资料(1)低频扼流圈线圈绕在铁芯上，匝数为几千甚至超过一万，自感系数为几十亨。即使交流的频率较低，这种线圈产生的感抗也很大。由于线圈是用铜线绕制的，对直流的阻碍作用较小，所以这种扼流圈可以用来“通直流，阻交流”。(2)高频扼流圈线圈有的绕在铁氧体芯上，有的是空心的，匝数为几百或几十，自感系数为几毫亨，这种扼流圈只对高频交变电流有较大的阻碍作用，对低频交变电流的阻碍作用较小，对直流的阻碍作用更小，因此可以用来“通低频、通直流，阻高频”。由于线圈与交变电流之间的电磁感应作用所引起的阻碍作用，这叫感抗，用XL

表示。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。观察思考：观察铭牌上用电器的各种参数，回答下面的问题：铭牌上的220V、250V是什么意思？铭牌上的50HZ是什么意思？二、峰值和有效值瞬时值某一时刻交流电的值用e、u、i表示最大值即峰值，用Em、Um、Im表示Im或Um可以用来表示电流的强弱或电压的高低。注意：将电容器接在交流电路中，电容器的耐压值应大于交流电的最大值。电压瞬时值有效值让交流和恒定电流分别通过相同阻值的电阻，如果在交流的一个周期内产生的热量相等，而这个恒定电流是I，电压是U，我们就把I、U叫作这个交流的有效值。“有效