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高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册2 交变电流的描述评课课件ppt
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这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册2 交变电流的描述评课课件ppt，共44页。PPT课件主要包含了电动势，eui，１００π，3说明，平均值，相位及相位差，相位差，巩固练习，A选B，电动势的有效值为等内容，欢迎下载使用。
函数表达式：从中性面开始计时
在纯电阻电路中: 电流:
第二节 交变电流的描述
交变电流完成一次周期性变化所需要的时间
描述交变电流变化的快慢
T=1/f,ω=2πf
单位时间完成周期性变化的次数
描述电压高低和电流强弱
一、描述交流电的物理量(自学，填写下表）
例题1：如图是一个交变电压的图象，根据图象求出交变电流的周期和频率、电压的最大值和瞬时值。
答：T=0.2S， f=5HzUm=8V，U=8sin10π t V
例题2、我国生产和生活用交流电的周期T＝_______s，频率f= _______Hz，角速度ω＝_______rad/s，在1s内电流的方向变化________次。
例3.某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系，如图所示，如果其它条件不变，仅使线圈的转速加倍，则交流电动势的最大值和周期分别变为 （ ）
A．400V，0.02s B．200V, 0.02sC．400V, 0.08s D．200V, 0.08s
问题1：如图所示电流I=2A通过一个R=2Ω的电阻。它是恒定电流。怎样计算通过1 S内电阻R中产生的热量?
二、描述交流电的物理量——有效值
问题2： 如图所示电流I通过一个R=1Ω的电阻。他不是恒定电流。1. 怎样计算通过1 S内电阻R中产生的热量?2. 如果有一个大小、方向 都不变的恒定电流通过这个电阻R也能在１S内产生同样的热量，这个电流是多大？
1、有效值： （1）概念的引入：为了反映交变电流所产生的效果，引入有效值的概念． （2）定义：使交变电流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相等时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交变电流的有效值
假如Q1 = Q2 ，那么i的有效值为 I
2、有效值与最大值之间的关系：
任何电流都有有效值，但上述关系只限于正弦交变电流，对其他形式的交变电流并不适用．需安定义计算。
A、以上关系式只适用于正弦或余弦交 流电；
B、交流用电器的额定电压和额定电流 指的是有效值；
C、交流电流表和交流电压表的读数是 有效值
D、对于交流电若没有特殊说明的均指 有效值
例4.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。
B、求通过某导体截面的电量一定要用 平均值。
（4）注意：峰值（最大值）、有效值、 平均值在应用上的区别。
A、在求交流电的功、功率或电热时必 须用交流电的有效值。
例题5：边长为a的单匝正方形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，以OO’为轴匀速转动，角速度为ω，转轴与磁场方向垂直，线圈电阻为R，求：
(1)线圈从图示位置转过T／4的过程中产生的 热量Q．
(2)线圈从图示位置转过T／4的 过程中通过线圈某截面的电 量q．
两支交流电的相位之差叫做它们的相位差。如：
1、最大值（峰值）： Em Um Ｉm
２、瞬时值： u i e
3、周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间。
4、频率：一秒内完成周期性变化的次数。
5、有效值： E U I
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：
注意：A.对于交流电若没有特殊说明的均指有效值
C.求通过某导体截面的电量一定要用平均值。
B.在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。
练习1、如图表示一交流随时间变化的图像，求此交流的有效值。
练习2.图中两交变电流通过相同的电阻R。求：（1）分别写出它们的有效值、周期和频率。（2）计算它们在R上产生的功率之比。
（2）P甲:P乙＝I12R:I22R＝（I1／I2）2＝1:2
练习3:一个电阻接在10V的直流电源上，它的发热功率是P，当接到电压为u=10sinωtV的交流电源上，它的发热功率 （ ） A．0.25P B．0.5P C．P D．2P
练习4.如图所示，线圈的面积是0.05㎡，共有100匝；线圈电阻为1Ω，外接电阻R＝9Ω，匀强磁场的磁感应强度为B＝1／πT，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时，求：
(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线 圈中感应电动势的瞬时表达式；
(2)线圈转过1／30s时电动势的瞬时值多大；
(4) 线圈每转过一周，外力所做的功。
(3)电路中电压表和电流表示数 各是多少
练习5.如图所示，矩形线圈的匝数为n，线圈面积为S，线圈内阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO’轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R。在线圈由图示位置转过90°的过程中，求：
(1)通过电阻R的电量q；
(2) 电阻R上产生的焦耳热Q
在此过程中电阻R上的焦耳热为一个周期内产生焦耳热的1／4，
练习8、如图所示，为一直流电通过如图所示的电阻R，则交变电流表的示数为——A。
练习10. 下列各种情况中所指的数值，哪些是交流电的有效值（ ）A.交流电路中交流电压表所指示的数值。B.家用电器（如灯泡）上标明的额定电压值。C.闭合矩形导线框在匀强磁场中绕垂直于磁感线匀速转动过程中，转到线框平面与磁感线平行的位置时的感应电动势的数值。D.电工工具上标明的耐压值。
练习11.阻值R=50Ω的电热丝接在电压 （V）的交流电源上，电流表的示数为 A，电热丝两端电压表的示数为 V.如果将一个电容器接在该交流电源上，要使电容器不被击穿，所选的电容器能承受的最大电压应不小于 V.
练习12、如图所示为某正弦交流电流的图像，求其峰值、周期和角速度，并写出该电流的瞬时值表达式。
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)
练习13、图中两交变电流通过相同的电阻R。求：（1）分别写出它们的有效值、周期和频率。（2）计算它们在R上产生的功率之比。
（1）图甲为正弦交流电，其有效值I1＝Im／ ＝2.5 A，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
练习14、一个电阻接在10V的直流电源上，它的发热功率是P，当接到电压为u=10sinωtV的交流电源上，它的发热功率--------------------（ ） A．0.25P B．0.5P C．P D．2P
练习15、如图所示，线圈的面积是0.05㎡，共有100匝；线圈电阻为1Ω，外接电阻R＝9Ω，匀强磁场的磁感应强度为B＝1／πT，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时，求：
(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时表达式；
(3)电路中电压表和电流表示数各是多少。
练习16、如图所示，矩形线圈的匝数为n，线圈面积为S，线圈内阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO’轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R。在线圈由图示位置转过90°的过程中，求：
在此过程中，穿过线圈磁通量变化
（2）电阻R上产生的焦耳热Q
16、如图所示，矩形线圈的匝数为n，线圈面积为S，线圈内阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO’轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R。在线圈由图示位置转过90°的过程中，求：
17、边长为a的单匝正方形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，以OO’为轴匀速转动，角速度为ω，转轴与磁场方向垂直，线圈电阻为R，求：
(1)线圈从图示位置转过T／4的过程中产生的热量Q
(2)线圈从图示位置转过T／4的过程中通过线圈某截面的电量q
函数表达式：从中性面开始计时
在纯电阻电路中: 电流:
第二节 交变电流的描述
交变电流完成一次周期性变化所需要的时间
描述交变电流变化的快慢
T=1/f,ω=2πf
单位时间完成周期性变化的次数
描述电压高低和电流强弱
一、描述交流电的物理量(自学，填写下表）
例题1：如图是一个交变电压的图象，根据图象求出交变电流的周期和频率、电压的最大值和瞬时值。
答：T=0.2S， f=5HzUm=8V，U=8sin10π t V
例题2、我国生产和生活用交流电的周期T＝_______s，频率f= _______Hz，角速度ω＝_______rad/s，在1s内电流的方向变化________次。
例3.某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系，如图所示，如果其它条件不变，仅使线圈的转速加倍，则交流电动势的最大值和周期分别变为 （ ）
A．400V，0.02s B．200V, 0.02sC．400V, 0.08s D．200V, 0.08s
问题1：如图所示电流I=2A通过一个R=2Ω的电阻。它是恒定电流。怎样计算通过1 S内电阻R中产生的热量?
二、描述交流电的物理量——有效值
问题2： 如图所示电流I通过一个R=1Ω的电阻。他不是恒定电流。1. 怎样计算通过1 S内电阻R中产生的热量?2. 如果有一个大小、方向 都不变的恒定电流通过这个电阻R也能在１S内产生同样的热量，这个电流是多大？
1、有效值： （1）概念的引入：为了反映交变电流所产生的效果，引入有效值的概念． （2）定义：使交变电流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相等时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交变电流的有效值
假如Q1 = Q2 ，那么i的有效值为 I
2、有效值与最大值之间的关系：
任何电流都有有效值，但上述关系只限于正弦交变电流，对其他形式的交变电流并不适用．需安定义计算。
A、以上关系式只适用于正弦或余弦交 流电；
B、交流用电器的额定电压和额定电流 指的是有效值；
C、交流电流表和交流电压表的读数是 有效值
D、对于交流电若没有特殊说明的均指 有效值
例4.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。
B、求通过某导体截面的电量一定要用 平均值。
（4）注意：峰值（最大值）、有效值、 平均值在应用上的区别。
A、在求交流电的功、功率或电热时必 须用交流电的有效值。
例题5：边长为a的单匝正方形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，以OO’为轴匀速转动，角速度为ω，转轴与磁场方向垂直，线圈电阻为R，求：
(1)线圈从图示位置转过T／4的过程中产生的 热量Q．
(2)线圈从图示位置转过T／4的 过程中通过线圈某截面的电 量q．
两支交流电的相位之差叫做它们的相位差。如：
1、最大值（峰值）： Em Um Ｉm
２、瞬时值： u i e
3、周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间。
4、频率：一秒内完成周期性变化的次数。
5、有效值： E U I
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：
注意：A.对于交流电若没有特殊说明的均指有效值
C.求通过某导体截面的电量一定要用平均值。
B.在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。
练习1、如图表示一交流随时间变化的图像，求此交流的有效值。
练习2.图中两交变电流通过相同的电阻R。求：（1）分别写出它们的有效值、周期和频率。（2）计算它们在R上产生的功率之比。
（2）P甲:P乙＝I12R:I22R＝（I1／I2）2＝1:2
练习3:一个电阻接在10V的直流电源上，它的发热功率是P，当接到电压为u=10sinωtV的交流电源上，它的发热功率 （ ） A．0.25P B．0.5P C．P D．2P
练习4.如图所示，线圈的面积是0.05㎡，共有100匝；线圈电阻为1Ω，外接电阻R＝9Ω，匀强磁场的磁感应强度为B＝1／πT，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时，求：
(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线 圈中感应电动势的瞬时表达式；
(2)线圈转过1／30s时电动势的瞬时值多大；
(4) 线圈每转过一周，外力所做的功。
(3)电路中电压表和电流表示数 各是多少
练习5.如图所示，矩形线圈的匝数为n，线圈面积为S，线圈内阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO’轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R。在线圈由图示位置转过90°的过程中，求：
(1)通过电阻R的电量q；
(2) 电阻R上产生的焦耳热Q
在此过程中电阻R上的焦耳热为一个周期内产生焦耳热的1／4，
练习8、如图所示，为一直流电通过如图所示的电阻R，则交变电流表的示数为——A。
练习10. 下列各种情况中所指的数值，哪些是交流电的有效值（ ）A.交流电路中交流电压表所指示的数值。B.家用电器（如灯泡）上标明的额定电压值。C.闭合矩形导线框在匀强磁场中绕垂直于磁感线匀速转动过程中，转到线框平面与磁感线平行的位置时的感应电动势的数值。D.电工工具上标明的耐压值。
练习11.阻值R=50Ω的电热丝接在电压 （V）的交流电源上，电流表的示数为 A，电热丝两端电压表的示数为 V.如果将一个电容器接在该交流电源上，要使电容器不被击穿，所选的电容器能承受的最大电压应不小于 V.
练习12、如图所示为某正弦交流电流的图像，求其峰值、周期和角速度，并写出该电流的瞬时值表达式。
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)
练习13、图中两交变电流通过相同的电阻R。求：（1）分别写出它们的有效值、周期和频率。（2）计算它们在R上产生的功率之比。
（1）图甲为正弦交流电，其有效值I1＝Im／ ＝2.5 A，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
练习14、一个电阻接在10V的直流电源上，它的发热功率是P，当接到电压为u=10sinωtV的交流电源上，它的发热功率--------------------（ ） A．0.25P B．0.5P C．P D．2P
练习15、如图所示，线圈的面积是0.05㎡，共有100匝；线圈电阻为1Ω，外接电阻R＝9Ω，匀强磁场的磁感应强度为B＝1／πT，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时，求：
(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时表达式；
(3)电路中电压表和电流表示数各是多少。
练习16、如图所示，矩形线圈的匝数为n，线圈面积为S，线圈内阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO’轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R。在线圈由图示位置转过90°的过程中，求：
在此过程中，穿过线圈磁通量变化
（2）电阻R上产生的焦耳热Q
16、如图所示，矩形线圈的匝数为n，线圈面积为S，线圈内阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO’轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R。在线圈由图示位置转过90°的过程中，求：
17、边长为a的单匝正方形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，以OO’为轴匀速转动，角速度为ω，转轴与磁场方向垂直，线圈电阻为R，求：
(1)线圈从图示位置转过T／4的过程中产生的热量Q
(2)线圈从图示位置转过T／4的过程中通过线圈某截面的电量q
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