物理2 交變電流的描述圖文ppt課件

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正弦式交變電流的大小和方向都隨時間發(fā)生周期性變化，那么我們如何描述這種電流的變化特征呢？
1.周期和頻率(1)我們把交變電流完成一次周期性變化所需的時間，叫作它的周期，通常用T表示，單位是秒.
(2)交變電流完成周期性變化的次數(shù)與所用時間之比叫作它的頻率，數(shù)值等于交變電流在單位時間內完成周期性變化的次數(shù).頻率通常用f 表示，單位是赫茲.
2.T、f、ω三者之間的關系
一交變電流的電壓隨時間的變化圖像如圖所示，這個交變電流的周期是多少？頻率是多少？1 s內電流的方向變化多少次？
1.(多選)矩形金屬線圈共10匝，繞垂直于磁場方向的軸在勻強磁場中勻速轉動，線圈中產生的感應電動勢e隨時間t變化的情況如圖所示.下列說法正確的是A.此交變電流的頻率為0.2 HzB.1 s內電流方向變化10次C.t＝0.1 s時，線圈平面與磁場方向平行D.1 s內線圈轉5圈
由題圖可知，t＝0.1 s時，線圈感應電動勢為零，線圈處于中性面，故線圈平面與磁場方向垂直，故C錯誤；
(2)應用：電容器上標稱的電壓值(又叫耐壓值或擊穿電壓)是電容器兩極間所允許電壓的峰值.超過該值就有被擊穿的危險.
1.峰值(1)交變電流的電壓、電流能達到的最大數(shù)值叫峰值，若將交流電接入純電阻電路中，則電路中的電流及外電阻兩端的電壓的最大值分別為Im＝ ，Um＝ImR.
如圖所示是通過一個R為1Ω的電阻的電流 i 隨時間變化的曲線。這個電流不是恒定電流。 1. 怎樣計算通電1s內電阻R 中產生的熱量？2. 如果有一個大小、方向都不變的恒定電流通過這個電阻R，也能在1s內產生同樣的熱量，這個電流是多大？
2.有效值定義：讓交變電流與恒定電流分別通過大小相同的電阻，如果在交變電流的一個周期內它們產生的熱量相等，這個恒定電流的電流與電壓分別為I、U，我們就把I、U叫作這一交變電流的有效值.
(1)理論計算表明，正弦式交變電流的有效值I、U與峰值Im、Um的關系：
只適用于正弦或余弦電流
(2)當電流是非正弦式交變電流時，必須根據(jù)有效值的定義求解.即“三同”：電阻相同，時間相同(一個周期)，熱量相同.先計算交變電流在一個周期內產生的熱量Q，再將熱量Q用相應的物理量的有效值表示，即Q＝I2RT或Q＝____，最后代入數(shù)據(jù)求解有效值.
保險絲的熔斷電流是指有效值
交流用電設備上所標的額定電壓和額定電流是指有效值
交流電壓表、電流表測量的數(shù)值是指有效值
(3)關于有效值的說明①交流用電器上標出的額定電壓和額定電流指的是有效值；②一般交流電流表和交流電壓表的讀數(shù)是有效值；③保險絲的熔斷電流是有效值——一切與熱有關的交變電流的功、功率、熱量等均用有效值；④以后提到的交變電流的數(shù)值，若沒有特殊說明的均指有效值.
某交流電壓的瞬時值表達式為u＝ sin(100 πt)V，把標有“6 V　2 W”的小燈泡接在此電源上會不會被燒壞？把標有6 V的電容器接在此電源上會不會被擊穿？
2.(2022·紅塔區(qū)高二月考)如圖甲所示，標有“220 V　40 W”的電燈和標有“20 μF　300 V”的電容器并聯(lián)接到交流電源上，電壓表為理想交流電壓表.交流電源的輸出電壓如圖乙所示，閉合開關，下列判斷正確的是A.t＝ 時刻，交流電壓表的示數(shù)為零B.電燈會燒壞C.電容器有可能被擊穿D.交流電壓表的示數(shù)保持 V不變
交流電壓表示數(shù)為有效值220 V不變，故A、D錯誤；電壓有效值正好等于電燈額定電壓，不會燒壞，故B錯誤；電壓峰值約為311 V，超過了電容器擊穿電壓，故C正確.
3.(課本第57頁第7題改編)如圖所示為一交變電流的電流隨時間變化的關系圖像.此交變電流的有效值是
設直流電流I通過電阻R時，在一個周期的時間(即0.02 s)內產生的熱量Q直＝I2R×0.02 J，由交變電流有效值的定義得Q直＝Q交，解得I＝5 A，即此交變電流的有效值為5 A選D.
4.(2021·齊齊哈爾八中高二下期中)如圖所示為一交流電壓隨時間變化的關系圖像，每個周期內，前三分之一周期電壓按正弦規(guī)律變化，后三分之二周期電壓恒定.根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可得，此交流電壓的有效值為
在1～3 s是恒定電流，則有效值等于9 V，
1.公式描述通過上節(jié)的學習，我們知道正弦式交變電流的表達式為：e＝Emsin ωt，u＝Umsin ωt，i＝Imsin ωt將正弦式交變電流的有效值U＝ ，I＝ .以及ω＝ ，代入可得：u＝__________，i＝_________.
2.圖像描述正弦式交變電流的u－t圖像和i－t圖像如圖所示：
根據(jù)正弦式交變電流的圖像我們可以獲得：(1)是否從中性面開始計時，看圖線的變化規(guī)律，若符合正弦函數(shù)變化規(guī)律，表示從線圈位于 位置時開始計時；若符合余弦函數(shù)變化規(guī)律，表示從線圈位于 位置時開始計時.(2)峰值和有效值：從圖中可讀出正弦式交變電流的電壓峰值Um或電流峰值Im；則電壓的有效值U＝____，電流的有效值I＝____.
(3)周期、頻率和角速度：從圖中可讀出正弦式交變電流的周期為T，則頻率f＝ ，角速度ω＝___.(4)可得出正弦式交變電流的表達式.
5.如圖甲所示，在勻強磁場中，一矩形金屬線圈兩次分別以不同的轉速，繞與磁感線垂直的軸勻速轉動，產生的交變電動勢圖像如圖乙曲線a、b所示，則 .A.兩次t＝0時刻線圈平面均與中性面垂直B.曲線a、b對應的線圈轉速之比為2∶3C.曲線a表示的交變電動勢頻率為25 HzD.曲線b表示的交變電動勢有效值為10 VE.若將b交流電加在阻值R＝10 Ω的電阻兩端，則該電阻消耗的電功率為5 W(線圈電阻不計)F.曲線a表示的交變電動勢瞬時值表達式為：e＝15 sin 50πt(V)
由圖乙可知，兩次t＝0時刻感應電動勢都為零，線圈平面與中性面平行，故A錯誤；
觀看視頻，了解電感和電容對交流電的作用：
1.感抗(1)定義：由于線圈與交變電流之間的電磁感應作用所引起的阻礙作用，這叫感抗.(2)實驗和理論分析都表明，線圈的自感越大、交流的頻率越高，線圈的感抗就越大.(3)特性：通直流、阻交流，通低頻、阻高頻.
2.容抗(1)定義：電容器對交流阻礙作用的大小叫容抗.(2)實驗和理論分析都表明，電容越大，交流的頻率越高，電容器對交流的阻礙作用就越小，容抗越小.(2)特性：通交流、隔直流，通高頻、阻低頻.
6.(多選)(2022·南崗區(qū)高二期中改編)下列關于電感線圈和電容器的說法中，正確的是A.電感線圈對交變電流的阻礙作用是由線圈電阻產生的B.同一電感器對不同頻率的交變電流的感抗不同C.電容器的電容越大，交變電流頻率越大，容抗越小D.交變電流能夠通過電容器，電容器對交變電流無阻礙作用
電感線圈對交變電流的阻礙作用是由線圈電流變化而出現(xiàn)的感應電動勢引起的，故A錯誤；電感器的感抗由線圈的自感系數(shù)和交變電流的頻率共同決定，故B正確；電容器的容抗由電容和交變電流的頻率共同決定.電容越大，頻率越大，容抗越小，故D錯誤，C正確.