2.2交变电流的描述
认识交变电流第二节交变电流的描述
根据欧姆定律，纯电阻电路中的电流 大小与电压成正比，而与频率无关。
电感对交变电流阻碍作用
1 2
感抗
电感对交变电流具有阻碍作用，这种阻碍作用称 为感抗。感抗的大小与电感量L和交变电流的频 率f成正比。
电流滞后电压90度
在电感电路中，交变电流的电流相位滞后于电压 相位90度。
3
储存磁场能量
电感在交变电流作用下会储存磁场能量，并在电 流减小时释放能量。
合理配置用电设备
加强员工安全培训
企业应根据生产需要合理配置用电设备， 避免设备超负荷运行，降低能耗和生产成 本。
企业应加强对员工的用电安全培训，提高 员工的安全意识和操作技能，确保员工能 够正确使用和维护设备。
城市轨道交通系统供电方式选择
直流供电方式
城市轨道交通系统可采用直流供电方式，通过整流器将交流 电转换为直流电供给列车使用。这种方式具有简单、可靠、 维护方便等优点，但需要较大的整流设备和较多的电缆。
交流供电方式
城市轨道交通系统也可采用交流供电方式，直接通过变压器 将高压交流电降压后供给列车使用。这种方式具有节省电缆 、减少电能损耗等优点，但需要解决列车运行时产生的谐波 和无功补偿等问题。
06 总结回顾与拓展延伸
关键知识点总结回顾
交变电流的产生
通过交流发电机产生，其基本 原理是电磁感应。
交变电流的周期性变化
在使用电器时，要注意用电安 全，不要随意拆卸、修理电器
，避免发生触电事故。
企业生产线上设备用电管理规范
严格执行用电安全制度
定期进行设备检查和维护
企业应建立用电安全管理制度，明确各级 管理人员和操作人员的职责，确保用电安 全。
企业应定期对生产线上的设备进行检查和 维护，确保设备处于良好状态，避免因设 备故障引发事故。
交变电流的产生及描述
交变电流的产生与描述一、交变电流的产生和变化规律1、 交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流电。
2、 正弦式电流；随时间按正弦规律变化的电流叫做正弦式电流，正弦式电流的图象是正弦曲线，我国市用的交变电流都是正弦式电流3、中性面：中性面的特点是，线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零；线圈经过中性面时，内部的电流方向要发生改变。
4、正弦式交流电的产生和变化规律 （1）产生过程 （2）规律函数形式：N 匝面积为S 的线圈以角速率ω转动，从某次经过中性面开始计时，则e=NBSωsinωt ，用Em 表示峰值NBSω，则t E e m ωsin =，电流t i R E R em ωsin ==。
二、 描述交变电流的物理量1、周期和频率交变电流的周期和频率都是描述交变电流变化快慢的物理量。
（1）周期T ：交变电流完成一次周期性变化所需的时间，单位是秒（S ），周期越大，交变电流变化越慢，在一个周期内，交变电流的方向变化2次。
（2）频率f:交变电流在1s 内完成周期性变化的次数，单位是赫兹，符号为Hz ，频率越大，交变电流变化越快。
（3）关系：πω21==T f 2、瞬时值、最大值、有效值和平均值（1）感应电动势瞬时值表达式：(在计算通电导体或线圈所受的安培力时，应用瞬时值。
) 若从中性面开始，感应电动势的瞬时值表达式：t e e m ωsin =（伏）。
感应电流瞬时值表达式：t I i m ωsin ·=（安）若从线圈平面与磁力线平行开始计时，则感应电动势瞬时值表达式为：t e m ωεcos ·=（伏）。
感应电流瞬时值表达式：t I i m ωcos ·=（安）（2）交变电流的最大值（以交变电动势为例）。
m ε——交变电动势最大值：当线圈转到穿过线圈的磁通量为0的位置时，取得此值。
应强调指出的是，m ε与线形状无关，与转轴位置无关，其表达式为ωεNBS m =。
交变电流的描述(高中物理教学课件)完整版5
u Um sin t
按照要求把时刻或角度代入瞬时表达式即可求解。
例：我国日常生活用电满足u＝310sin100πt（V），试求：
T/12时刻的电压，0.005s时刻的电压，转过150˚的电压。
解：u1
310 sin 100t
310 sin
2
T
典型例题
例3.一个灯泡，上面写着“220V 40W”。当它接在正弦 式交流电源上正常工作时，通过灯丝电流的峰值是多少？ 答：峰值为 2 2A
11
例3.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？
解：(4 2)2 R 1 (3 2)2 R 1 I 2 R 2 I 2 32 18 I 5A
0.707 m
正弦效交流电有效值与最大值关系I
Im 2
0.707Im
U
Um 2
0.707Um
思考与讨论：
设法证明正弦交流电最大值与有效值的定量关系？
e
e
e
εm
εm
T
εm/ 2
0
t0
Tt 0
Tt
等价
让最大值、周期相同的两个正弦和余弦交流电分别通过电阻R，
t时刻总功率 : P ( m sin t)2 ( m cost)2 m2 ，为定值
电容器存在耐压值，在交流电路中电容器的耐压 值要大于电压的最大值，否则电容器就可能被击 穿。。
二.四个值
解：1.用焦耳定律Q＝I 2Rt计算. Q (12 1 0.2 22 1 0.3) 2 2.8J
2.若有一恒定电流I，1s内产生相同的热量 Q I 2 11 2.8J I 70 1.67 A
高二物理交变电流知识点
高二物理交变电流知识点交变电流是高中物理学中的一项重要知识点。
在学习交变电流时，我们需要了解交变电流的定义、特点以及相关的数学表达式，以便更好地理解和应用这一知识。
1. 交变电流的定义交变电流是指方向和大小都随时间变化的电流。
与直流电流不同，交变电流的方向在一个周期内不断反向变化。
交变电流广泛应用于家庭、工业和能源等领域。
2. 交变电流的特点2.1 频率：交变电流的频率指的是电流变化方向的周期性重复次数，单位为赫兹（Hz）。
在家庭用电中，常见的频率为50Hz。
2.2 周期：交变电流的周期是指电流从一个方向到另一个方向再返回相同方向所需的时间。
周期的倒数即为频率的数学倒数。
2.3 有效值：交变电流的有效值是指与相同功率的直流电流具有相同的能量消耗效果的交变电流值。
有效值可以通过电流的均方根值计算得到。
3. 交变电流的数学表达式交变电流可以用正弦函数来进行数学表示。
假设电流的峰值为I0，角频率为ω，时间t，那么交变电流可以表示为：I(t) = I0 * sin(ωt)在上述公式中，t为时间变量，I(t)为交变电流强度。
4. 交变电流的应用4.1 家庭用电：家庭中的电源输出的交变电流供应给家电以及照明设备。
通过控制交变电流的电压和频率，可以满足不同家电设备的能量需求。
4.2 工业用电：工业生产中，大部分设备和机器都需要交变电流供电。
通过交变电流可以实现不同功率的电动机、变压器和发电机等设备的正常运行。
4.3 能源传输：交变电流在能源传输和分配中起到关键的作用。
由于交变电流可以经过变压器增减电压，通过输电线路进行远距离传输，使电能得以高效地送达各个地方。
总结：高二物理交变电流知识点包括了交变电流的定义、特点、数学表达式以及应用。
掌握这些知识点可以帮助我们更好地理解和应用交变电流，在日常生活和工作中更好地应对电流和电能的需求。
通过学习交变电流，我们也可以更深入地了解电流在不同领域的应用，为未来的学习和职业发展打下坚实的基础。
2.交变电流的描述
B．10V
C．10 V
D．20V
4.如图所示，图线a为线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生的正弦交流电的图象如图线b所示．关于这两个交流电的列说法中正确的是（ ）
A．图中t=0时刻穿过线圈的磁通量均为零
B．线圈先后两次转速之比为3：2
C．交流电a的电动势瞬时值表达式为e=10sin5πt（V）
例3．如图的（甲）（乙）分别表示交变电流随时间变化的图象，则这两个交变电流的有效值分别是A和＿＿＿＿A．
例4．如图表示一交流电的电流随时间而变化的图像。此交流电流的有效值是（）
A．2 5安B．5安C．2 5 . 3安D．3.5安
例5．两个完全相同的电热器，分别通过如图（a）、（b）所示的电流最大值相等的方波交流电和正弦交流电，则这两个电热器的电功率之比P a：P b _______________
（4）有效值：
交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的，即在同一时间内，跟某一交流电能使同一电阻产生相等热量的直流电的数值叫该交流电的有效值．
正弦交流电的有效值与最大值的关系是：
交流电的有效值用得很广泛，交流电铭牌上标明的额定电压、额定电流是指有效值，不加特别说明时，交流电流、电压、电动势均指有效值。
A．10V
B．20V
C．15V
D．5 V
提高题
1.电阻为1Ω的矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电动势随时间变化的图象如图所示。现把交流电加在电阻为9Ω的电热丝上，则下列说法中正确的是
A．线圈转动的角速度为31.4rad/s
B．如果线圈转速提高一倍，则电流不会改变
C．电热丝两端的电压 V
D．交流电b的电动势最大值为5 V
【全优课堂】2014秋高中物理 2.2描述交变电流的物理量课件 新人教版选修3-2
解析： (1)线圈转动时产生感应电动势的最大值 5 2 Em＝BSω＝ ×0.02×100π V＝10 2 V π 因线圈转动从平行于磁感线位置开始计时，则感应电动势的 瞬时值表达式 e＝Emcos ωt＝10 2cos 100πt V.
(2)线圈转过 90° 过程中， ΔΦ 2BSω 产生的平均电动势 E ＝ ＝ ， Δt π 1 BS 流过的电荷量 q＝ I · T＝ ， 4 R＋r U2 62 0 灯泡电阻 R＝ ＝ Ω＝3 Ω. P0 12 5 2 ×0.02 π BS 2 故 q＝ ＝ C＝ C ，与线框转动的快慢无 60π R＋r 3＋3 关．
(1) 计算与电流热效应 相关的量 (如功率、热 量) (2)交流电表的测量值 (3) 电气设备标注的额 定电压、额定电流 (4)保险丝的熔断电流
计算通过电路截面的 电量
2．(双选)一只低压教学电源输出的交流电压的瞬时值为 u＝ 10 2sin 314t V，关于该电源的规格和使用，正确的说法是( ) A．这个电源可以使“10 V,2 W”的灯泡正常发光 B．此电源的交流电压的周期是 314 s C．此电源在 t＝0.01 s 时电压达到峰值 D．这个电源可能把“10 V,2 μF”的电容器击穿
二、峰值和有效值 最大 数值． 1．峰值：交变电流的电压、电流所能达到的________ 相同 的电 2．有效值：使交变电流和恒定电流通过大小________ 阻， 在交流的一个周期内， 它们产生的热量相等， 这个恒定电流、 电压，叫做这个交流的有效值． 3．二者关系：对于正弦式交变电流的有效值和最大值之间 Im Um 的关系是 I＝ ，U＝ . 2 2
小结：几种常见交变电流有效值的计算 电流名称 正弦式交 变电流 正弦半波 电流 电流图线 有效值 Im I＝ 2 Im I＝ 2
物理高二交变电流知识点
物理高二交变电流知识点交变电流是物理学中的重要概念之一。
它是电流在时间上发生周期性变化的现象。
对于学习物理的高中生来说，了解和掌握交变电流的相关知识点是必要的。
本文将介绍高二物理交变电流的几个重要知识点。
一、交变电流的定义和特点交变电流是指电流随着时间的推移而周期性变化的电流。
它的方向和大小在一个周期内是不断改变的。
交变电流通常用正弦函数表示，具有周期性、可变化和周期性变化的特点。
二、交变电流的频率和周期交变电流的频率是指单位时间内交变电流经过一个完整周期的次数。
频率的单位是赫兹(Hz)。
周期是指交变电流完成一个完整周期所需的时间。
频率和周期之间有以下关系：频率=1/周期。
在交流电路中，常见的电网频率为50Hz，即每秒完成50个周期。
三、交变电流的有效值和最大值交变电流的有效值是指具有相同功率交流电与相同功率直流电所产生的能力相同的电流。
有效值用大写字母“I”表示。
最大值是指交变电流的最大瞬时值，用大写字母“Imax”表示。
交变电流的有效值与最大值之间有以下关系：有效值=最大值/根号2。
四、交变电流的振幅和相位差交变电流的振幅是指交变电流波形图中从波峰到波谷的距离的一半。
振幅用小写字母“a”表示。
相位差是指两个交变电流波形图之间的时间差，常用角度来表示。
相位差可以使正值或负值，分别表示正相位差或负相位差。
五、交变电流的阻抗和电感在交流电路中，电流的流动受到电路元件的阻碍，这种阻碍被称为阻抗。
阻抗的单位是欧姆(Ω)。
电感则是一种导体对交变电流的电阻。
当电流通过电感时，电感会产生电磁感应，阻碍电流的流动。
六、交变电流的功率和功率因素交变电流的功率是指电流在单位时间内所做的功。
功率的单位是瓦特(W)。
在交流电路中，根据交流电压和电流的相位差，功率可以分为视在功率、有功功率和无功功率。
功率因素是指有功功率与视在功率之间的比值。
七、交变电流的应用交变电流广泛应用于生活和工业中的电力系统、电器设备和通信系统中。
高二物理关于交变电流的知识点
高二物理关于交变电流的知识点交变电流是在电路中周期性地改变方向的电流。
它在我们的日常生活和工业生产中扮演着重要的角色。
本文将介绍一些关于交变电流的基本知识点。
一、交变电流的定义交变电流是指电流的方向和大小周期性地改变的电流。
它的周期性改变使得电流在电路中呈现正负交替的特点。
与直流电流不同，交变电流的方向和大小是随时间变化的。
二、交变电流的频率和周期交变电流以频率和周期来描述。
频率表示单位时间内交变电流方向和大小变化的次数，单位是赫兹(Hertz, Hz)。
周期表示一次完整变化所需要的时间，单位是秒(s)。
三、正弦交变电流的特点在理论研究和实际应用中，我们常常将交变电流近似为正弦交变电流，因为正弦交变电流具有周期性、对称性和规律性。
正弦交变电流的大小可由幅值来表示，也可以用有效值来表示。
四、有效值和峰值有效值是指在交变电流中所含有的能量相当于相同大小直流电流所产生的能量时的电流值。
峰值是指交变电流波形中最大的正（负）的幅值。
五、电压与电流的相位关系交变电流和交变电压之间存在一种相位关系。
相位表示两者在时间上的对应关系。
当电流先于电压达到峰值时，我们称之为“电流超前电压相位”，反之则为“电流滞后电压相位”。
六、交变电流对应的计算方法对于一般情况下的交变电流和电压，我们可以利用欧姆定律和欧姆定律的衍生公式进行计算。
此外，还可以使用复数形式的计算方法，将交变电流和电压表示为复数形式，从而简化计算过程。
七、交变电流的应用交变电流在电力系统中的应用非常广泛。
它可以通过变压器进行输送和变换，以满足不同场合的电力需求。
此外，交变电流还广泛应用于电动机、发电机和电路中的各种电器设备。
八、交变电流的危害防护交变电流在不当情况下可能对人体造成危害。
因此，我们在使用电器设备时需要注意安全用电，避免触电事故的发生。
此外，对于电力系统的设计和维护，也需要采取一系列的防护措施，确保交变电流的安全使用。
以上是关于高二物理关于交变电流的知识点的简要介绍。
2.2交变电流的描述
D．每当e变换方向时，通过线圈的磁通量绝对值都最大
[思路点拨]
当感应电动势最大时，磁通量的变化率最
大，磁通量却最小。 [解析] t1、t3时刻感应电动势为零，线圈位于中性面
位置，所以穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，
A、C错误；t2时刻感应电动势最大，线圈位于中性面的垂 面位置，穿过线圈的磁通量为零，B错误；由于线圈每经过 一次中性面时，穿过线圈的磁通量的绝对值最大，e变换方 向，所以D正确。
线圈转过角度： ωt
d(c)速度方向跟磁感线夹角： ωt 线圈中感应电动势 e =BLL'ωcos(ωt)
=BSωcos(ωt)=?
完成下面空格
开始位置 中性面
N d (c)
图
像
a (b)
S
电动势
e =BLL'ωsin(ωt) = BSωsin(ωt)-?
e =BLL'ωcos(ωt) = BSωcos(ωt)=?
1.交流发电机线圈经过中性面时，磁通量最 大，此时线圈中无电流； 2.交流发电机线圈经过中性面时，电流方向 发生改变； 3.交流发电机线圈转动一周，线圈中电流方 向改变两次； 4.交流发电机线圈经过与中性面垂直的位置 时，线圈中电流最大。
1.用函数表达式描述交变电流
ω
v ωt v
中性面 d(c) ωt
C．在t3时刻穿过线圈的磁通量的变化率达到峰值
D．在t4时刻穿过线圈的磁通量的变化率达到峰值
解析：由题图中可知，t1时刻线圈中感应电动势达到峰值，
磁通量变化率达到峰值，而磁通量最小，线圈平面与磁感
线平行。t2时刻感应电动势等于零，磁通量变化率为零，线
圈处于中性面位置，磁通量达到峰值。t3时刻感应电动势达
交变电流的描述
交变电流的产生和应用
交变电流的产生和应用
交变电流的应用
交变电流在电力系统、电子学和电机等领域有着广泛的应用。例如，电力系统中的发 电机产生的就是交变电流。通过变压器和整流器等设备，可以将交变电流转换为适合 使用的电压和电流形式。在电子学中，交变电流被用于各种电子元件如电感、电容和 电阻等的工作。此外，许多电机(如交流电机)也是利用交变电流驱动的
2
交变电流的特性
周期性
交变电流具有明显的 周期性。在一定时间 内，电流的方向变化 次数是固定的。这种 周期性可以通过频率 来表示，频率是指单 位时间内电流方向变 化的次数。例如， 50Hz的交流电表示每 秒方向变化50次
交变电流的特性
交变电流的特性
峰值与有效值
交变电流在正弦波形下有两个峰 值，即正向峰值和负向峰值。除 此之外，还有一个有效值，它反 映了电流在电阻性负载上产生的 平均功率。因此，在描述交变电 流时，通常会提到它的峰值和有 效值
-
THE END
感谢您的观看
THANK YOU FOR WATCHING
交变电流对人体的影响
6
防护措施
防护措施
绝缘保护
对于可能接触高压电的设备或场所，应使用良好的绝缘材料，并确保设备在不带电的情况 下进行维修或更换
防护措施
电磁场防护
对于长时间在强电磁场环境工作的人员，应使用防电磁辐射的防护服或其他防护设备 。同时，应定期检查工作人员的健康状况，特别是神经、免疫和生殖系统的状况
防护措施
噪声防护
对于长时间暴露在噪声和振动中的工作人员，应使用耳塞或其他噪声防护设备，并定期进 行听力检查
7
未来发展
未来发展
随着科技的发展，交变电流的 应用将更加广泛
2.2交变电流的描述
设整个回路的电阻为R，则电路的感应电流为
NBS sin t i R
由表达式e=NBS ω sin ωt可知
当线圈转到线圈平面和磁感线平行时,电动势 最大. NBSω 最大值（峰值）E =_________;
m
Em=NBSω，即仅由匝数N，线圈面积S，磁感强 度B和角速度ω四个量决定。与轴的具体位置， 线圈的形状及线圈是否闭合无关. 用R表示闭合电路的总电阻，用Im表示峰值，i 表示感应电流的瞬时值，则
场中，并绕过 ab、 cd中点的轴 OO′ 以角速度 ω逆时针匀速
转动．若以线圈平面与磁场夹角 θ ＝ 45 °时 ( 如图乙 ) 为计
时起点，并规定当电流自a
流向b时电流方向为正．则 图的四幅图中正确的是( D)
9． [ 瞬时值表达式的书写 ]如图4所示，图线a是 线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电 的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电 的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电 的说法正确的是 ( ) BC A．在图中t＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零 B．线圈先后两次转速之比为3∶2 C．交流电a的瞬时值表达式为u＝10sin 5πt (V) D．交流电b的最大值为5 V
e=BLL'ωsin(ωt) =BSω sin(ωt)
表达式
瞬时值
e = BS ω sinωt e随时间而变化,不同时刻有不现的 数值,某时刻的电动势的值叫瞬时值.
线圈有N匝时,
e NBS sin t
可见在匀强磁场中，匀速转动的线圈中产生的感 应电动势是按正弦规律变化的。这样的交变电流 叫正弦交流电.
Im=NBSω /R
i=Im sinωt
如果把线圈和电阻组成闭合电路，设线圈的电阻为r ，外接电阻为R，则电路的外电压的瞬时值为:
2.2 交变电流的描述
1.知道函数表达式的推导过程
2.会看P43图2-2-2的图象。熟练掌 握函数表达式、图象及物理意义三 者之间的转换关系。
一、用函数图像描述交变电流
• 设方形线圈的边长 ab=L ， bc=L′ 在 匀 强 磁场 B 中绕垂直于磁 场的对称轴以角速 度ω匀速转动，如 图 所 示 ， ab 和 cd 边 垂直于纸面，转轴 为 O．
电动势、电流及电压的瞬时值与时间t关系图像
结论： 当电动势按正弦规律变化时，电流与电压也是按正 弦规律变化，而且e、i、u是同一时刻达到最大值、 最小值。
图像的另一种形式
注意：横坐标有两种等价的表达方式 一种是以角度θ =ω t为自变量， 一种是以时间t为自变量
一些其它交变电流的波形图
交变电流的特点： 方向周期性变化，但大小不一定变化
中 性 面
线圈从中性面开始匀速转动，角速度是ω， 经时间t ，感应电动势的大小？
中 性 面
(3)、规律
从中性面开始，在时刻t感应电动势
e = 2BLv sin ωt
物理意义： 切割磁感线的导线的线速度v 与 磁感线B 之间的夹 角θ 也可以理解成：线圈平面 与 中性面 之间的夹角
则有
e Em sin t
2、角速度 314 rad/s
错误的表达： 314 rad（单位不正确）
2 周期T s 314 1 314 频率f 50 Hz T 2 2 3.14 转速与频率数值上相同，单位不同 n 50 r / s 1s内电流方向改变100 次 2
补充
2、一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示。
（1）该线圈转动的角速度为? 50πrad/s （2）该交流电的电压瞬时值的表达式为 u＝100sin(50πt)
交变电流的描述—-高中物理选择性必修第二册
(多选)如图所示是某种正弦式交变电压的波形图,由图可确定该电压的(
)
(2)由于电流大小不断变化,故某段时间内的电荷量不能用q=it计
如图所示的电流i通过一个R=1 Ω的电阻。
(3)此电压表的示数是多少?
交变电流“四值”的对比和应用
瞬时值、最大值、有效值、平均值之间的区别和联系
(3)应用:电容器所能承受的电压要高于交流电压的峰值。
2.有效值
(1)定义:让交变电流和恒定电流分别通过大小相同的电阻,如果在
交变电流的一个周期内它们产生的热量相等,这个恒定电流的电流
I、电压U,叫作这个交变电流的有效值。
(2)应用:①交流用电设备上所标的额定电压和额定电流是有效值;
一般交流电压表测量的数值是有效值。
值
跟交变电流
的热效应等
(2)电动势瞬时值的表达式为e=Emsin ωt=314sin(10πt) V。
交变电流“四值”的对比和应用
解析:交变电流的周期越小,交变电流的变化就越快。
(3)此电压表的示数是多少?
(3)电路中,电压表和电流表的示数各是多少?
(2)应用:①交流用电设备上所标的额定电压和额定电流是有效值;一般交流电压表测量的数值是有效值。
探究一
探究二
随堂检测
实例引导
例1一交变电流随时间变化的图像如图所示,求此交变电流的有效
值。
探究一
探究二
随堂检测
解析:设该交变电流的有效值为I',恒定电流的电流为I,让该交变电
流和恒定电流分别通过同一电阻(阻值为R),在一个周期(T=0.2 s)内,
该交变电流产生的热量:
2.2《怎样描述交变电流》(沪科版选修3-2)ppt课件
特例：正弦交变电流 A Amax / 2
4、瞬时值
e Emax sin ωt
i Imax sin ωt
u Umax sin ωt
作
业
1、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 ／π）T，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时，求： (1)产生交流电的周期、频率？ (2)电动势的最大值？ (3)从线圈处于中性面开始，线圈转 过1／30s时电动势的瞬时值多大？ (4)电压表和电流表示数各是多少？ (5)外电阻的热功率？ 2、如图表示一交变电流随时间变 化的图像，此交变电流的有效值是多 大？
2、求交流的电功率和电热时必须用交流的有效值。 3、求通过某导体横截面的电量一定要用交流的平均值。
E t q பைடு நூலகம் I t t t R R R
课堂练习
0.02 s， 1、我国生产和生活用交流电的周期T＝_______ 100π rad/s，在1s 50 Hz，角速度ω＝_______ 频率 f = _______
若线圈平面到中性面时开始计时，则e 、 u 、 i可以用
图像表示如下：
Emax
e
e Emax sin ωt
Umax u
u Umax sin ωt
Imax i
i Imax sin ωt
纯电阻电路中三个量同步变化（同相）
附：电流的最大值、有效值、平均值在应用上的区别
1、求电容器的耐压值时要用交流的最大值。
（3）这个交流电流的有效值是1.67A。
课堂小结
1、周期和频率
2、最大值
1 2π T f ω
Emax 2nBLv 2nBL ω
高二下物理交变电流知识点
高二下物理交变电流知识点交变电流（Alternating Current，简称AC）是电流的一种形式，其方向和大小随时间而变化。
在物理学中，学习交变电流的知识点对于理解电路的工作原理和解决相关问题至关重要。
本文将介绍高二下学期物理课程中的交变电流知识点。
一、交变电流的定义和特点交变电流是指电流方向和大小都随时间周期性变化的电流。
交变电流可以用一个简单的正弦函数表达，一般表示为I=Iₘsin(ωt+φ)，其中Iₘ为交流电的峰值电流，ω为角频率，t为时间，φ为初始相位。
与直流电流（Direct Current，简称DC）相比，交变电流具有以下特点：1. 方向变化：交变电流的方向随时间周期性变化。
2. 大小变化：交变电流的大小随时间周期性变化，呈正弦曲线。
3. 频率和周期：交变电流的频率指单位时间内交变电流方向变化的次数，单位为赫兹（Hz）。
周期指一次完整的正弦波所需的时间，单位为秒。
4. 零点：交变电流的正负半周期均通过零点，即电流值为零。
二、交变电流与交流电路交流电路是指交变电流在电路中的传输和变换过程。
为了便于分析交流电路，引入了交流电路中的重要参数：1. 电压（Voltage）：交变电压的表示方式与交变电流类似，也可用正弦函数表达。
2. 频率和周期：交变电压的频率与交变电流的频率相同，往往用相同的符号表示。
3. 平均值和有效值：在交流电路中，由于电流和电压存在周期性变化，因此引入平均值和有效值对交变电流和电压进行描述。
平均值表示周期内电流或电压的平均大小，有效值表示等效于某一直流电流或电压所产生的功率相同的交流电流或电压。
三、交变电流的传输和变换1. 交变电流的传输：交变电流在导体中的传输遵循欧姆定律，即I=V/R，其中I为电流，V为电压，R为电阻。
与直流电路相比，交流电路中需考虑电流的方向变化和导体内部电场的分布。
2. 交变电流的变换：交变电流可以通过变压器（Transformer）进行电压的升降变换。
高二物理选择性必修件交变电流的描述
电容在交变电路中行为特性
电容的充电和放电
在交变电路中，电容随着电压的 变化进行充电和放电。当电压升 高时，电容充电；电压降低时，
电容放电。
电容的容抗
电容对交变电流的阻碍作用称为容 抗，容抗的大小与电容量及交流电 的频率成反比。
电容的储能作用
电容能够储存电场能，当电压减小 时，储存的电场能会释放出来，维 持电压继续存在。
匝数比与电压比关系
变压器的匝数比决定了电压比，即初级线圈与次级线圈的匝数之比等于它们之间 的电压之比。通过改变匝数比，可以实现电压的升降。
理想变压器与实际变压器差异比较
无损耗与有损耗
理想变压器假设没有铁损和铜损，而 实际变压器由于铁芯的磁滞和涡流效 应以及线圈的电阻，会产生一定的损 耗。
线性与非线性
高二物理选择性必修件交变电流的 描述
汇报人：XX 20XX-01-19
目录
• 交变电流基本概念与特性 • 电阻、电感和电容在交变电路中的行为 • 串联与并联谐振现象及其条件分析 • 变压器原理及其在交变电路中应用 • 三相交流电源与三相负载连接方式探讨 • 安全用电常识与预防措施
01
交变电流基本概念与特性
并联谐振现象
当交流电路中的电感元件和电容元件 的导纳相等且相位相反时，电路中的 电压达到最大值，此时电路处于并联 谐振状态。
并联谐振条件
电感元件的感纳等于电容元件的容纳 ，即BL=BC。此时，电路的总导纳最 小，电压最大。
谐振时能量转换和损耗情况
能量转换
在谐振状态下，电感元件和电容元件之间不断进行能量交换。电感元件储存的能量在谐振时释放给电容元件，而 电容元件储存的能量在谐振时又释放给电感元件。这种能量交换的过程是周期性的，且总能量保持不变。
高中物理选修二 学习笔记 第3章 2 交变电流的描述
2交变电流的描述[学习目标] 1.知道交变电流的周期、频率的概念，掌握T、f、ω之间的关系(重点)。
2.理解交变电流的峰值、有效值的概念，会根据电流的热效应计算电流的有效值(重难点)。
3.理解正弦式交变电流的公式和图像(重点)。
一、周期和频率1．周期(T)：交变电流完成______________________所需的时间。
2．频率(f)：交变电流完成周期性变化的次数与所用时间之比叫作频率，数值等于交变电流在单位时间内完成________________________。
3．周期和频率的关系：T＝__________或f＝________。
4．角速度与周期、频率、转速的关系：ω＝________＝________＝2πn。
如图为我国照明电路的u－t图像。
这个交变电流的周期为多少？频率为多少？每秒电流方向改变多少次？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(1)若交变电流是线圈在匀强磁场中匀速转动形成的，则交变电流的周期也是线圈做圆周运动的周期。
()(2)交变电流在1 s内电流方向变化的次数就是它的频率。
()例1(多选)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，线圈中产生的感应电动势e随时间t变化的情况如图所示。
下列说法正确的是()A．此交变电流的频率为0.2 HzB．1 s内电流方向变化10次C．t＝0.1 s时，线圈平面与磁场方向平行D．1 s内线圈转5圈二、峰值和有效值1．峰值：交变电流的电压和电流的最大值。
高中人教物理选择性必修二第3章第2节交变电流的描述
第三章 交变电流第2节 交变电流的描述一、周期和频率 1．周期交变电流完成一次周期性变化所需的时间，用T 表示，国际单位是秒． 2．频率交变电流在1 s 内完成周期性变化的次数，用f 表示，单位是赫兹，符号是Hz. 3．二者关系 T ＝1f 或f ＝1T.4．ω与f 的关系：ω＝2πf . 二、峰值和有效值 1．峰值(1)定义：交变电流的电流或电压所能达到的最大数值． (2)意义：用来表示电流的强弱或电压的高低．(3)应用：电容器所能承受的电压要高于(选填“高于”或“低于”)交流电压的峰值． 2．有效值(1)定义：让交流和恒定电流通过大小相同的电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的热量相等，这个恒定电流的电流、电压，叫作这个交流电的有效值．(2)定义方法：“有效”指的是电流在一个周期内的热效应(选填“化学效应”或“热效应”)相等． (3)应用：电气设备铭牌上标注的额定电压、额定电流都是有效值．交流电压表和交流电流表测量的也是有效值．以后提到的交变电流的数值，若没有特别说明，都指有效值．（4）．对有效值的理解(1)交变电流的有效值是根据电流的热效应来定义的．交变电流和恒定电流是一种等效替代关系． (2)理解交变电流的有效值要注意三同：电阻相同，时间相同，产生的热量相同．(3)在计算交变电流通过导体产生的热量和电功、电功率以及确定保险丝的熔断电流时，只能用交变电流的有效值．（5）．有效值的两种计算方法(1)若接正(余)弦规律变化的电流，可利用交变电流的有效值与峰值间的关系求解，即E ＝E m 2，U ＝U m2，I ＝I m2. (2)当电流是按非正(余)弦规律变化时，必须根据电流的热效应来求解有效值，且时间一般取一个周期．其具体做法是：假设让交变电流通过电阻R ，计算交变电流在一个周期内产生的热量Q (可分段计算)，其中热量Q 用相应的物理量的有效值表示(如Q ＝I 2Rt ，Q ＝U 2Rt )，进而求出相应的有效值． （6）．几种常见电流的有效值电流名称 电流图线有效值 正弦式 交变电流I ＝I m2正弦半 波电流I ＝I m 2正弦单向 脉冲电流 I ＝I m2矩形脉 冲电流 I ＝t 0T I m非对称性 交变电流I ＝12(I 21＋I 22) [特别提醒] (1)E ＝E m 2、I ＝I m2只适用于正弦式交变电流，对于按其他规律变化的交变电流，上述关系式一般不再适用．(2)对于非正弦式交变电流有效值的计算，时间一般选取一个周期．(3)凡涉及能量、电功以及电功率等物理量时均用有效值，在确定保险丝的熔断电流时也用有效值． 三、正弦式交变电流“四值”的对比物理含义 重要关系 适用情况 瞬时值交变电流某一时刻的值e ＝E m sin ωt i ＝I m sin ωt分析线圈某一时刻的受力情况最大值最大的瞬时值E m ＝nBSωI m ＝E mR ＋r确定用电器的耐压值有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流值E ＝E m2U ＝U m 2I ＝I m 2(1)计算与电流热效应相关的量(如功率、热量)(2)交流电表的测量值 (3)电气设备标注的额定电压、额定电流 (4)保险丝的熔断电流平均值交变电流图象中图线与时间轴所夹面积与时间的比值E ＝n ΔΦΔtI ＝ER ＋r 计算通过电路截面的电荷量[特别提醒](1)交变电流的平均值与对应的时间有关，不同时间内的平均值一般不同．(2)平均值是交变电流图象中图线与时间轴所夹面积与时间的比值，平均电动势可以用电磁感应定律计算，即E ＝n ΔΦΔt.【例题1】如图所示的电流i 通过一个R ＝1 Ω的电阻，它不是恒定电流．(1)计算通电1 s 内电阻R 中产生的热量； (2)计算该交流电的有效值．[思路点拨] (1)图中电流是正弦交变电流吗？ (2)计算有效值时，应注意什么？ [答案](1)2.8 J (2)1.67 A[解析](1)电流i 在1 s 内产生的热量Q ＝2I 21Rt 1＋2I 22Rt 2＝2×12×1×0.2 J ＋2×22×1×0.3 J ＝2.8 J. (2)由I 2Rt ＝Q 得电流I ＝Q Rt＝ 2.81×1A ≈1.67 A ， 即该交变电流的有效值为1.67 A.【例题2】 (多选)如图是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的( ) A ．周期是0.01 s B ．最大值是311 V C ．有效值是220 VD ．表达式为U ＝220sin 100πt (V)[思路点拨] 解答本题时可按以下思路分析： 交变电压的图象→横轴、纵轴的意义及函数表达式→正弦式交变电流有效值与最大值的关系[答案] BC[解析]由题图知：最大值U m ＝311 V ，且为正弦式交变电流，有效值U ＝U m2＝220 V ，周期T ＝0.02 s ，表达式U ＝311sin 100πt (V)，B 、C 选项正确．【例题3】 如图所示，线圈abcd 的面积是0.05 m 2，共100匝，线圈电阻为1 Ω，外接电阻R ＝9 Ω，匀强磁场的磁感应强度为B ＝1πT ，当线圈以300 r/min 的转速匀速转动时，求：(1)转动中感应电动势的最大值． (2)电路中交流电压表和电流表的示数．(3)线圈从图示位置转过90°的过程中通过电阻R 的电荷量． [思路点拨] (1)如何计算线圈在磁场中匀速转动时电动势的最大值？ (2)交流电压表和电流表的示数是有效值还是最大值？ (3)转过90°时磁通量的变化量是多少？ [答案](1)50 V (2)31.86 V 3.54 A (3)0.16 C [解析] (1)E m ＝NBSω＝100×1π×0.05×2π×30060 V ＝50 V .(2)电动势的有效值E ＝E m2＝25 2 V ≈35.4 V . 电流表示数I ＝ER ＋r≈3.54 A.电压表示数U ＝IR ＝3.54×9 V ＝31.86 V . (3)从图示位置转过90°的过程中，E ＝N ΔΦΔt，又因为I ＝ER ＋r， 所以q ＝I Δt ，解得q ＝N ΔΦR ＋r ＝NB ΔSR ＋r＝0.16 C.1．(多选)某正弦式交变电流的方向在1 s 内改变100次，则其周期T 和频率f 分别为( ) A ．T ＝0.01 s B ．T ＝0.02 s C ．f ＝100 HzD ．f ＝50 Hz2．下列提到的哪一个不是指交变电流的有效值( ) A ．交流电路中交流电压表的读数 B ．电工工具上标明的耐压数值 C ．保险丝的熔断电流D ．家用电器(如灯泡)上标明的额定电压值 3．下列提到的交流电，哪一个不是指有效值( ) A ．交流电压表读数 B ．保险丝熔断电流 C ．电容器击穿电压D ．220 V 交流电压4．关于交流电的有效值U 和最大值U m ，下列说法中正确的是( ) A ．任何形式的交流电都具有U ＝U m2的关系B ．只有正弦(或余弦)交流电才具有U ＝U m2的关系C ．照明电压220 V 、动力电压380 V 指的都是最大值D ．交流电压表和交流电流表测的都是最大值5.(多选)(2016·高考全国卷Ⅲ)如图，M 为半圆形导线框，圆心为O M ；N 是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为O N ；两导线框在同一竖直面(纸面)内；两圆弧半径相等；过直线O M O N 的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面．现使线框M 、N 在t ＝0时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面、且过O M 和O N 的轴，以相同的周期T 逆时针匀速转动，则( )A ．两导线框中均会产生正弦交流电B ．两导线框中感应电流的周期都等于TC ．在t ＝T8时，两导线框中产生的感应电动势相等D ．两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等6．(多选)如图甲所示为一交流电的电压随时间变化的图像，每个周期内，前二分之一周期电压恒定，后二分之一周期电压按正弦规律变化．若将此交流电接入如图乙所示的电路，电阻R 阻值为100 Ω，则( )甲 乙A ．理想电压表读数为100 VB ．理想电流表读数为0.75 AC ．电阻R 消耗的电功率为56 WD ．电阻R 在100 s 内产生的热量为5 625 J7．（多选）有一个电子器件，当其两端电压高于100 V 时则导通，等于或低于100 V 时则不导通，若把这个电子器件接到100 V 、50 Hz 的正弦交流电源上，这个电子器件将( )A ．不导通B ．每秒钟导通50次C ．每秒钟导通100次D ．每次导通时间为0.005 s8．（多选）一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，产生的感应电动势为e ＝2202sin 314t V ，则以下说法中正确的是( )A ．这个交流电动势的频率是50 HzB ．t ＝0时线圈平面恰与中性面重合C ．如果发电机功率足够大，它可使“220 V,110 W”的灯泡正常发光D ．用交流电压表测量时，示数为220 2 V9．（多选）图甲、乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示电压按正弦规律变化．下列说法正确的是( )A ．图甲表示交流电，图乙表示直流电B ．两种电压的有效值相等C ．图甲所示电压的有效值为220VD ．一个周期内两种电流的电压平均值相等10．（多选）如图所示，处在垂直纸面向外、磁感应强度大小为B 的匀强磁场中的矩形线框MNPQ ，以恒定的角速度ω绕对角线NQ 转动．已知MN 长为l 1，NP 长为l 2，线框电阻为R 0.在t ＝0时刻线框平面与纸面重合，下列说法正确的是( )A ．矩形线框产生的感应电动势的有效值为22Bl 1l 2ω B ．矩形线框转过半周时，通过线框的瞬时电流为零 C ．矩形线框转动一周时，通过线框的电荷量为Bl 1l 2RD ．矩形线框从图示位置转动半周过程中产生的热量为πB 2l 21l 22ω2R11.如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd 全部处于磁感应强度为B 的水平匀强磁场中，线框面积为S ，电阻为R .线框绕与cd 边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动，线框中感应电流的有效值I ＝________.线框从中性面开始转过π2的过程中，通过导线横截面的电荷量q ＝________.12．如图所示，一个半径为r 的单匝半圆形线圈，以直径ab 为轴匀速转动，转速为n ，ab 的左侧有垂直于纸面向里(与ab 垂直)的匀强磁场，磁感应强度为B ，M 和N 是两个集流环，负载电阻的阻值为R ，线圈、电流表和连接导线的电阻不计，求：(1)感应电动势的最大值；(2)从图示线圈平面与磁场垂直位置起转过90°的时间内，负载电阻上产生的热量； (3)从图示线圈平面与磁场垂直位置起转过90°的时间内，通过负载电阻的电荷量； (4)电流表的示数．1．【答案】：BD【解析】：由于正弦式交变电流每周期内方向改变两次，所以其频率为50 Hz ，由T ＝1f 得T ＝0.02 s.2．【答案】：B【解析】：电工工具上标明的耐压数值为最大值，交流电压表读数、保险丝熔断电流、平时常说的电压和电流、电器上标注的电压和电流都为有效值，故选B.3．【答案】：C【解析】：根据交流电有效值的定义及其理解，C 是交流电的峰值． 4．【答案】：B【解析】：电压、电流的有效值和峰值之间的2倍关系是仅限于正弦(或余弦)交流电而言的，所以A 是错误的，B 是正确的．在交流电的讲述中没有特殊说明情况下的电流和电压均指有效值，C 错误．交流电压表、电流表测的都是有效值，D 错误．5.【答案】：BC【解析】：本题中导线框的半径旋转切割磁感线时产生大小不变的感应电动势，故A 项错误；两导线框产生的感应电流的周期与线框转动周期相同，B 项正确；在t ＝T8时，两导线框切割磁感线的导线长度相同，且切割速度大小相等，故产生的感应电动势相等，均为E ＝12BR 2ω，C 项正确；两导线框中感应电流随时间变化的图象如图所示，故两导线框中感应电流的有效值不相等，D 项错误．6．【答案】：BD【解析】：根据电流的热效应，一个周期内产生的热量：Q ＝U 2RT ＝(100 V )2R·T 2＋⎝⎛⎭⎫502 V 2R·T2，解得U ＝75 V ，A 错误；电流表读数I ＝UR ＝0.75 A ，B 正确；电阻R 消耗的电功率P ＝I 2R ＝56.25 W ，C 错误；在100s 内产生的热量Q 热＝Pt ＝5 625 J ，D 正确．7．【答案】：CD【解析】：“100 V,50 Hz ”的正弦交流电源，其电压的最大值为100 2 V ，当电压的瞬时值为100 V 时，由100＝1002sin θ知在正半周有两个解，分别为θ＝45°和θ＝135°，可见交变电流每个周期内将有两次导通，每次导通时间为周期的14，选项C 、D 正确．8．【答案】：ABC【解析】：由e ＝2202sin 314t V ，说明从中性面位置开始计时，故B 对；而E m ＝220 2 V ，则E ＝220 V ，故交流电压表示数为220 V ，且可使灯泡正常发光，故C 对，D 错；由ω＝314 rad/s ，得T ＝2πω＝150s ，f ＝1T＝50 Hz ，故A 对．9．【答案】：CD【解析】：图甲、图乙均表示交流电，A 错误；图甲是正弦式交流电，有效值等于12×311 V ≈220V ，C 正确；图甲和图乙的有效值并不相同，B 错误；两种电流一个周期内的电压平均值都为零，D 正确．10．【答案】：ABD【解析】：矩形线框转动产生的正弦交流电的最大电动势E m ＝Bl 1l 2ω，有效值E ＝E m 2＝22Bl 1l 2ω，故A 正确；转过半周，此时线框平面与磁场垂直，磁通量最大，感应电动势为零，瞬时电流为零，B 正确；转过一周，通过横截面的电荷量为零，C 错误；线框从图示位置转过半周过程中产生的热量为Q ＝E 2Rt ＝⎝⎛⎭⎫22Bl 1l 2ω2R×πω＝πB 2l 21l 22ω2R，D 正确．11.【答案】：2BSω2R BSR【解析】：电动势的最大值E m ＝BSω，电动势的有效值E ＝E m 2，电流的有效值I ＝ER ＝2BSω2R .q ＝I Δt ＝E R Δt ＝ΔΦR Δt Δt ＝ΔΦR ＝BSR . 12．【答案】：(1)π2Bnr 2(2)π4B 2r 4n 8R (3)πBr 22R (4)π2r 2nB2R【解析】：(1)设线圈从题图所示位置绕轴匀速转动时，在电路中产生的交变电流方向为正方向，则所产生的交变电流图像如图所示．此交变电动势的最大值为E m ＝BSω＝B ·πr 22·2πn ＝π2Bnr 2(2)在线圈从题图所示位置转过90°的时间内，电动势的有效值为E ＝E m 2＝2π2Bnr 22负载电阻上产生的热量为Q ＝⎝⎛⎭⎫E R 2R ·T 4＝π4B 2r 4n 8R(3)在线圈从题图所示位置转过90°的时间内，电动势的平均值为E ＝ΔΦΔt通过负载电阻的电荷量q ＝I ·Δt ＝ER ·Δt ＝ΔΦR ＝πBr 22R(4)设此交变电动势在一个周期内的有效值为E ′，由有效值的定义得⎝⎛⎭⎫E m 22R ·T 2＝E ′2R T ，解得E ′＝E m2. 故电流表的示数为I ＝E ′R ＝π2r 2nB2R .。