第二节 描述交变电流的物理量
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。
《5.2描述交变电流的物理量》
3、变化规律：
⑴ 可以用公式法描述： 瞬时电动势：
e=Emsinω t (S⊥B 计时) e=Emcosω t (S∥B 计时) 瞬时电流：i=Imsinω t 瞬时电压：u=Umsinω t
其中 Em=NBSω
⑵ 也可以用图象法描述：
e
o Em
t
i
o Im
t
u
o Um
t
交流电的大小和方向都随时间做周期性变化，只
⑤通常电容器所标的耐压值（击穿电压）指的是最大 值，保险丝的熔断电流指的是有效值； ⑥求通过某导体截面的电量一定要用电流的平均值。 ⑦有效值不是平均值。同时： I有≠(0+Im )/2
Im
Um
在纯电阻电路中:
r
e
Im
=
Em R+r
Um=
Em R+r
R
i
R
u
思考与讨论：如图的电流通过一个R=1Ω的电阻。它不
是恒定电流。
R
1.怎样计算通电1s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，这个电流是多大？
解： (1)分段求解
i/ 2A
定电流是I、电压是U，我们就把I、U 叫做这个交
流的有效值。
i/A 2
1
例：I 2.8A为 0 0.2
-1
0.5
1 的有效值
0.8
t/s
-2
二.描述交变电流大小的物理量：
（2）理论计算表明对正弦式交变电流有 效值与峰值的关系：
E
1 2
Em
0.707Em
e/V
220 2
0.02
描述交变电流的物理量 (2)
h
11
例6、 如图所示为一交变电流的图象，则该交 变电流的有效值为多大？
3
2
I0
h
12
描述交变电流的物理量
3．正弦交流电的有效值与最大值的关系：
理论计算表明：
E Em 2
U Um 2
I Im
2 h
13
描述交变电流的物理量
思考：如下图交流电的有效值是多少？
h
14
三、相位
e甲=Emsinωt e乙=Emsin(ωt+)
2
描述交变电流的物理量
知识回顾
❖什么是交变电流？ (直流电与恒定电流）
h
1
知识回顾
其中属于交变电流的是 （b）（c）（e）；
其中属于正弦式电流的是 （b）
；
其中属于直流电的是 （a）(d)
；
其中属于恒定电流的是 （a）
。
i
i
i
i
i
o
to
o t
tdo
o t
t
(a )
( b)
( c)
(d )
( e)
图15 1
f1 T
2 2f
T
一个周期内电流方向改变两次。
例1、下图为某交流电压随时间变化的图象，这 个交流的周期是多少？频率是多少？
答案：周期为0.02s，频率为50Hz。
描述交变电流的物理量
二、交变电流的峰值和有效值
1．峰值：交变电流在一个周期内所能达到的最大数值．
（1）最大值在实际中有一定的指导意义，所有使用交流的用 电器，其最大耐值应大于其使用的交流电压的最大值，电 容器上标称电压值是电容器两极间所允许电压的最大值．
描述交变电流的物理量
5.2_描述交变电流的物理量
5.1 5.2交变电流的物理量一、周期和频率：二、峰值和有效值：1、峰值：2、有效值：3、有效值与峰值的关系：4、下列几种情况都要用交流电的有效值(1) 交流用电设备上所标的额定电压和额定电流是有效值；(2) 交流电压表和交流电流表的示数是有效值；(3) 交变电流的数值在无特别说明时都是有效值（如照明电压220V 和动力用电380V ）。
(4) 计算交流电通过导体产生的热量、热功率及保险丝的熔断电流时为有效值；5、有效值与平均值的区别：在计算交变电流通过导体产生热量、热功率时只能用交变电流的有效值，不能用平均值； 在计算通过导体的电荷量时，只能用交变电流的平均值，而不能用有效值。
【典型例题】【例1】 如图5-2-5所示为照明用交流电压e 与时间t 的关系图象．电压的最大值为 ______V ．有效值为_______V .电压变化周期为____s ．频率为_____Hz 角速度为_____rad/s ．瞬时值表达式____________V ． t =s 3001时刻电压瞬时值为______V ．此时线圈平面与中性面的夹角为________ ．【例2】一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图5-2-4所示，则A ．该交流电的电压瞬时值的表达式为u ＝100sin(25t)VB ．该交流电的频率为25 HzC ．该交流电的电压的有效值为D ．若将该交流电压加在阻值R ＝100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率时50 W【例3】如图5-2-3所示，交流发电机矩形线圈的边长 ab =cd =40cm ，bc =ad =20cm ，共50匝，线圈电阻r =1 Ω。
线圈在B =0.2T 的匀强磁场中，绕垂直磁场方向的轴OO ’以 100r/s 的转速匀速转动，外接电阻R =9Ω。
求：（1）电压表读数；（2）电阻R 上的电功率（3）从图示位置转过900时，通过R 的电量多少？一、选择题1、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 =10sin ωt V 的交流电源上，它的发热功率是A ．0.25PB ．0.5PC ．PD ．2P2、一电热器接在10V 的直流电源上产生一定的热功率，把它改接在交流电源上要使产生的热功率是原来的两倍，则交流电压的最大值应是A ．20VB ．7.1VC ．10VD ．14V3、如图5-2-7所示，交变电流电源的电压是6 V ，它跟电阻R 1、R 2及电容C 、电压表一起连成如图电路.忽略电源内阻，为保证电容器不击穿，电容器耐压值U 2和电压表示数U 1分别为A ．U 1=62 VB ．U 2=6 VC ．U 1=6 VD ．U 2≥62V 4、电阻R 1、R 2交流电源按照图所示方式连接，R 1=10Ω，R 2=20Ω。
高二物理描述交变电流的物理量2
如何描述正弦交流电的变化规律呢？
1.公式法：从中性面开始计时
瞬时电动势 e=Emsinω t Em=NBSω
瞬时电流 i=Imsinω t
2.图象法：如图所示
瞬时电压 u=Umsinω t
二、讲解新课
1．交变电流的周期和频率
交变电流跟别的周期性过程一样，是用周期或频率来表示变化快 慢的 。
CD
A.U1=6 2 V
B.U2=6V
C.U1=6 V
D.U2≥6 2V
问题5. 如图所示矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为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。当线圈由图示位置转过一周 的过程 中求：
（１）流过R的平均电流
（２）电流的有效值是多少
u/V
20 0.01 0.02
0 t/S
-20
例2. 表示交变电流随时间变化图象.如图所
示，则交变电流有效值为( B )
A.5 A2
B.5 A
C.3.5 2A
D.3.5 A
i/A
42
0
3 2
0.04
0.02
t/S
例3.如图所示表示一交流电随时间而变化的图像，其中电 流的正值为正弦曲线的正半周，其最大值为Im ;电流的负 值的强度为Im ,则该交流电的有效值为（ D ）
A. I m 2
B. 2Im C.Im
3 D. 2 I m
例4. 下列各种情况中所指的数值，哪些是交流电的有效值（AB）
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的某一匀速转动 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。
江苏省泰州中学高二物理选修3-2同步检测5-2描述交变电流的物理量
第二节描述交变电流的物理量基础夯实1．一个照明电灯两端允许加的最大交流电压为311V，当它接入220V照明电路上，这个灯将()A．灯不亮B．灯丝将烧断C．只能暗淡发光D．能正常发光答案：D解析：电灯的额定电压为U＝U m2＝3112V＝220V，当它接入220V的照明电路上时能正常发光．2．一个矩形线圈在匀强磁场中转动，产生的感应电动势e＝2202 sin100πt，则()A．交流电的频率是100πB．t＝0时，线圈位于中性面C．交流电的周期是0.02sD．t＝0.05s时，e有最大值答案：BC解析：由瞬时值表达式知：角速度ω＝100πrad/s，感应电动势是按正弦规律变化．所以t＝0时，线圈平面位于中性面．因ω＝2πf，所以f＝ω2π＝100π2π＝50Hz；由T＝1f得T＝150s＝0.02s当t＝0.05s时，e＝2202sin5π＝0故B、C选项正确．3．(2011·深圳模拟)交流电源输出的电压U随时间t变化的图线如图所示，则下列说法正确的是()A．交变电流的频率为50HzB．交变电流的周期为2sC．交变电压的最大值为2202VD．交变电压的有效值为2202V答案：AC解析：由图象可知，交流电的周期为T＝2×10－2s，频率f＝1 T＝50Hz，交变电压最大值为2202V，有效值为220V，故选项A、C正确．4．(2010·天津一中高二期中)电阻R1、R2与交流电源按照图甲方式连接，R1＝10Ω，R2＝20Ω，合上开关S后，通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示，则()A ．通过R 1的电流有效值为1.2AB ．R 1两端的电压有效值为6VC ．通过R 2的电流最大值是1.22AD ．R 2两端的电压最大值是62V 答案：B解析：由i －t 图象可知，电流最大值I m ＝0.62A ，有效值I ＝I m2＝0.6A ，因R 1与R 2串联，则I 1＝I ＝0.6A ，U 1＝IR 1＝6V ，I 2m ＝I m ＝0.62A ，U 2m ＝I m R 2＝122V ，故A 、C 、D 错，B 正确．5．下图表示一交流电的电流随时间而变化的图象．此交流电的有效值是( )A ．52AB ．5A C.722A D.72A 答案：B解析：本题要求的是矩形交变电流的有效值，与平时所熟知的正弦交变电流的有效值(即I 有效＝I m /2)不同，因此，有的学生对这样的题目感到无从下手．本题只能从有效值的定义出发，才能顺利解答．该交变电流通过阻值为R 的电阻一个周期的时间(即0.02s)内所产生的热量为：Q 交＝(42)2×R ×0.01＋(32)2×R ×0.01设直流电流I 通过电阻R 一个周期的时间(即0.02s)内产生的热量为Q 直＝I 2R ×0.02由交流的有效值定义得Q 直＝Q 交，即 50×0.01R ＝I 2×0.02R则I ＝5A ，即交变电流的有效值为5A.6．(2011·余高中学高二期末)如图所示为交流发电机示意图，匝数为n ＝100匝的矩形线圈，边长分别为10cm 和20cm ，内阻为5Ω，在磁感应强度B ＝0.5T 的匀强磁场中绕OO ′轴以502rad/s 的角速度匀速转动，线圈外部与20Ω的电阻R 相接．求：(1)S 断开时，电压表示数．(2)电键S 合上时，电压表和电流表示数．答案：(1)50V (2)40V 2A 解析：(1)感应电动势最大值E m ＝nBSω＝100×0.5×0.1×0.2×502V ＝502V S 断开时，电压表示数为电源电动势有效值E ＝E m2＝50V .(2)电键S 合上时，由闭合电路欧姆定律I ＝E R ＋r ＝5020＋5A ＝2.0AU ＝IR ＝2×20V ＝40V即电流表示数为2A ，电压表示数为40V .7．如图所示，线圈abcd 的面积是0.05m 2，共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 ＝1πT ，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值表达式．(2)线圈转过130s 时电动势的瞬时值为多大？ (3)电路中电压表和电流表的示数各是多少？答案：(1)e ＝50sin10πt V (2)43.3V (3)31.86V 3.54A解析：分别把E m 、ω的数值推算出来，代入一般表达式 E m sin ωt 就得出了感应电动势的瞬时值表达式，求瞬时值时，只需要把t 的值代入表达式就可以了，最后一问是求线圈中的电流和线圈的端电压，注意应为有效值．(1)e ＝E m sin ωt ＝NBS 2πn sin(2πnt )＝100×1π×0.05×2π×30060sin(2π×30060t )V ＝50sin10πt V .(2)当t＝130s时，电动势的瞬时值e＝50sin(10π×130)V＝43.3V.(3)电动势的有效值E＝E m2＝502V＝35.4V，电流表的示数I＝ER＋r＝35.49＋1A＝3.54A；电压表的示数U＝IR＝3.54×9V＝31.86V在求解交变电动势瞬时值时，首先要确定线圈转动从哪个位置开始，以便确定瞬时值表达式是按正弦规律变化还是按余弦规律变化；其次是确定线圈转动的角带度ω(以rad/s作单位)；最后是确定感应电动势瞬时值表达式．能力提升1．好多同学家里都有调光电灯和调速风扇，过去是用变压器来实现的．缺点是成本高、体积大、效率低，且不能任意调节灯的亮度或电风扇的转速，现在的调光灯和调速电风扇是用可控硅电子元件来实现的．如图所示为经一双向可控硅调节后加在电灯上的电压，即在正弦式交变电流的每个二分之一周期内，前14周期被截去，调节台灯上旋钮可以控制截去的多少，从而改变电灯两端的电压，那么现在电灯两端的电压为()A．U m/2B．U m/ 2C．U m/2 2 D.2U m答案：A解析：每个二分之一周期被截去14周期，原电源为正弦交流电，一个周期可以看成只剩半个周期的电压，利用有效值的定义，得(U m 2)2×1R×12T ＝U 2R ×T ，所以U ＝U m2，故A 正确． 2.(2011·汕头模拟)如图所示，电阻为r 的矩形线圈面积为S ，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度ω匀速转动．匀强磁场的磁感应强度为B ，t ＝0时刻线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流电表，则( )A ．滑片P 下滑时，电压表的读数不变B ．图示位置线圈中的感应电动势最大C ．线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R 的电荷量为2BS RD ．1s 内流过R 的电流方向改变ωπ次答案：D解析：滑片P 下滑时，外电阻增大，电压表的读数变大，选项A 错误；图示位置，穿过线圈的磁通量最大，感应电动势为零，选项B错误；线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R的电荷量为2BSR＋r，选项C错误；一个周期内两次通过中性面，电流方向改变两次，交流电的频率为ω2π，1s内流过R的电流方向改变ωπ次，选项D正确．3．(2011·温州高二检测)一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象，如图甲所示．已知发电机线圈内阻为5.0Ω，外接一只电阻为95.0Ω的灯泡，如图乙所示，则()A．电压表的示数为220VB．电路中的电流方向每秒钟改变50次C．灯泡实际消耗的功率为484WD．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2J答案：D解析：电动势的有效值为E＝22E m＝220V，所以电流的有效值为I＝ER＋r＝22095＋5＝2.2(A)所以电压表示数应为U＝2.2×95＝209(V)，选项A错；交流电的频率为f＝1T＝50 Hz，每个周期内电流方向改变2次，故每秒钟内电流方向改变100次，选项B错；灯泡实际消耗的功率为P灯＝I2R＝2.22×95.0 W＝459.8 W，故选项C错；发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q ＝I 2rt ＝2.22×5.0×1J ＝24.2J ，选项D 对.4．将硬导线中间一段折成半圆形，使其半径为R (m)，让它在磁感应强度为B (T)、方向如图所示的匀强磁场中绕轴MN 匀速转动，转速为n (r/s)．导线在a 、b 两处通过电刷与外电路连接，外电路接有额定功率为P (W)的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，则灯泡的电阻为( )A.(2πR 2nB )2PB.(π2R 2nB )22PC.2(πR 2nB )2PD.π(R 2nB )22P答案：B解析：由线圈在磁场中匀速转动所产生的感应电动势的最大值E m＝BSω和ω＝2n π可知，E m ＝B ·12πR 2·2n π＝π2R 2nB ，所以有效值E ＝π2R 2nB2. 由于小灯泡正常发光，所以R ＝E 2P ＝(π2R 2nB )22P ，B 正确．5．如图甲为电热毯的电路图，把电热毯接在U ＝311sin100πt V 的电源上，电热毯被加热到一定温度后，通过装置P 使输入电压变为乙所示的波形，从而进入保温状态，若电热丝电阻保持不变，此时交流电压表的读数是：________.答案：156V解析：电压表的示数为有效值 据有效值的定义有：U2R ·T ＝(U m 2)2R ·T 2∴U ＝U 2m4＝U m 2＝156V . 6．一个电阻为r 、边长为L 的正方形线圈abcd 共N 匝，线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO ′以如图所示的角速度ω匀速转动，外电路电阻为R .(1)在图中标出此刻线圈感应电流的方向． (2)线圈转动过程中感应电动势的最大值有多大？ (3)线圈平面与磁感线夹角为60°时的感应电动势为多大？(4)设发电机由柴油机带动，其他能量损失不计，线圈转一周，柴油机做多少功？(5)从图示位置开始，线圈转过60°的过程中通过R 的电量是多少？(6)图中电流表和电压表的示数各是多少？答案：(1)电流方向沿dcba (2)E m ＝NBωL 2(3)e ＝12NBωL 2 (4)W ＝πN 2B 2ωL 4R ＋r (5)q ＝3NBL 22(R ＋r ) (6)I ＝NBωL 22(R ＋r ) U ＝NBωL 2R 2(R ＋r )解析：(1)由右手定则可判定电流的方向沿dcba .(2)E m ＝NBSω＝NBωL 2(3)线圈平面与B 成60°角时的瞬时感应电动势e ＝E m ·cos60°＝12NBωL 2. (4)电动势的有效值E ＝E m 2电流的有效值I ＝E R ＋r，柴油机做的功转化为电能，线圈转一周柴油机做的功W ＝EIt ＝E 2R ＋r t ＝(NBωL 22)2R ＋r ·2πω＝πN 2B 2ωL 4R ＋r. (5)因为I 平均＝E 平均R ＋r ＝N ·ΔΦΔt (R ＋r )， 故电量q ＝I 平均·Δt ＝NBS ·sin60°R ＋r ＝3NBL 22(R ＋r ). (6)电流表显示干路电流的有效值，则读数为I ＝I m 2＝NBωL 22(R ＋r ). 电压表显示路端电压的有效值，则读数为U ＝IR ＝NBωL 2R 2(R ＋r ).。
2描述交变电流的物理量
第五章 2 描述交变电流的物理量从上节已经看到，交变电流的大小和方向都随时刻转变，谈到它的电流或电压时要区分它的峰值和瞬时值。
另外，还有几个物理量，在描述交变电流时也经常使用到。
周期和频率与任何周期性进程一样，交变电流也能够用周期或频率表示其转变的快慢。
在图中，线圈转动一周，电压、电流都发生一次周期性转变。
咱们把交变电流完成一次周期性转变所需的时刻，叫做它的周期（period ），通经常使用T 表示，单位是秒。
交变电流在1 s 内完成周期性转变的次数叫做它的频率（frequency ），通经常使用f 表示，单位是赫兹（hertz ），简称赫，符号是Hz 。
频率是供电质量的重要指标。
依照概念能够明白，周期和频率互为倒数，即T ＝1f 或f ＝1T依照三角函数的知识能够明白，在i =I m sin ωt 的表达式中，ω等于频率的2π倍，即ω=2πf 。
请参阅高中《数学必修4》。
峰值和有效值交变电流的峰值I m 或U m 是它能达到的最大数值，能够用来表示电流的强弱或电压的高低。
例如，把电容器接在交流电路中，就需要明白电压的峰值。
电容器所能经受的电压要高于交流电压的峰值，不然电容器就可能被击穿。
试探与练习图是通过一个R =1 Ω的电阻的电流i 随时刻转变的曲线。
那个电流不是恒定电流。
图 这个交流的周期是多少？频率是多少？1．如何计算通电1 s内电阻R中产生的热量？2．若是有一个大小、方向都不变的恒定电流通过那个电阻R，也能在1 s内产生一样的热，那个电流是多大？让交流与恒定电流别离通过大小相同的电阻，若是在交流的一个周期内它们产生的热量相等，而那个恒定电流是I、电压是U，咱们就把I、U叫做那个交流的有效值（effective value），例如某一交流通过一段电阻丝，在一个周期内产生的热量为Q，若是改用3A的恒定电流通过这段电阻丝，在相同的时刻内产生的热量也是Q，那么，那个交变电流的有效值确实是3A。
高中物理选修3-2-描述交变电流的物理量
描述交变电流的物理量知识元描述交变电流的物理量知识讲解描述交变电流的物理量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，单位是s．2．频率：1s 内交变电流完成周期性变化的次数，用f 表示，单位是Hz．二者关系：我国工农业及生活用电的周期为0.02s，频率为50Hz，电流方向每秒改变100次．3．峰值:峰值在实际中有一定的指导意义，所有使用交流的用电器，其最大耐值应大于其使用的交流电压的峰值，电容器上的标称电压值是电容器两极间所允许电压的最大值．线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速旋转时，电动势的最大值E m =nBωS ．4．瞬时值:它是反映不同时刻交流电的大小和方向，正弦交流瞬时值表达式为：e=E m sin ωt ，i =I m sin ωt .应当注意必须从中性面开始．5．有效值：使交变电流和恒定电流通过相同阻值的电阻，如果它们在一个周期内产生的热量相等，就把这一恒定电流的电流值I 与电压值U 叫做这一交变电流的电流与电压的有效值．正弦交变电流的有效值与最大值之间的关系：任何交变电流都有有效值，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．6．平均值：交变电流的平均值其数值可用计算．强调：a．各种使用交变电流的电器设备上所示值为有效值.b．交流电表（电压表或电流表）所测值为有效值.c．计算交变电流的功、功率、热量等用有效值.例题精讲描述交变电流的物理量例1.如图所示为一交变电流随时间变化的图象，此交变电流的有效值是（）A．5A B．A C．3.5D．A例2.关于交流电的下列说法正确的是（）A．在一个周期内交流电的方向只改变一次B．交流电器设备上标出的电压和电流值都是指有效值C．某正弦交流电压的最大值为311V，则该交流电压最小值为-311VD．用交流电流表和交流电压表测交流电流或电压时，应测得交流电流或电压的最大值例3.实验室里的交流发电机可简化为如图所示的模型，正方形线圈在水平匀强磁场中，绕垂直于磁感线的OO′轴匀速转动。
高中物理 第2节 描述交变电流的物理量课件 新人教版选修32
接
答案：A
第十五页，共28页。
变式
迁移
1．如下图所示的是表示一交变电流通过阻值为10 Ω的
电阻(diànzǔ)R时电流随时间变化的图象，则该电流的有效值
为________A，电阻(diànzǔ)R的热功率为________W，在一个
周期内电流做功________J.
栏
目
链
接
第十六页，共28页。
变式 迁移
3．周期和频率(pínlǜ)的关系：T＝或f＝.
栏
4．我国交流电的周期和频率(pínlǜ)．
目 链
接
我国工农业生产和生活所用的交流电，周期是0.02 s，频
率(pínlǜ)是50 Hz.在每秒钟内，电流的方向变化100次．
5．线圈转动角速度ω与频率(pínlǜ)f的关系：ω＝2πf.
第十页，共28页。
第六页，共28页。
__有__效__值__．正弦交流电的峰值(fēnɡ zhí)是其有效值2 的______
倍，家庭电路的电压是220 V，指的是有_效__值_____．一般交流电
表测量的数值是__有__效___值_．
栏
目
链
接
第七页，共28页。
栏 目 链 接
第八页，共28页。
一、周期(zhōuqī)和频率
第十三页，共28页。
栏目链Fra bibliotekA．该交流电的电压瞬时值的表达式为 u＝100 sin 50t (V)
接
B．该交流电的频率为 25 Hz
C．该交流电的电压的有效值为 50 2 V
D．若将该交流电压加在阻值 R＝100 Ω 的电阻两端，则电阻消耗的
功率为 50 W
第十四页，共28页。
52描述交变电流的物理量-图文
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
（）
B
A．0.25P B．0.5P
C．P
D．2P
例7.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：
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。
f1 T
2 2f
T
5．有效值： E U I
（1）定义：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： E Em
(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； 50sin1(0t)V
(2)线圈转过1／30s时电动势的瞬时值
多大； 25 3V
(3)电路中电压表和电流表示数 各是
多少 22.5 2V 2.5 2A
(4) 线圈每转过一周，外力所做的功。
2.5 J
练习3:一个电阻接在10V的直流电源上，
t
相位反映了交变电流在任何时刻所处状态的物理量，是 增大还是减小，是正还是负等等。
相位差：两支交流的相位之差。
u1Emsi nt(1) u2E msi n t (2)
(t1 ) (t2 )1 2是个常数，不随时间变化，则这两支交流
“具有确定的相位差”。
1．最大值（峰值）： Em Um Ｉm
小结
２．瞬时值： u i e
e/V
第二节描述交变电流的物理量ppt文档
1
3．二者关系：T＝___f_或f＝__T__.
成功体验 交流电的周期、频率与线圈转动的角速度有什么关系？
提示：线圈转动的周期、频率与交流电的周期、频率相等， 故 ω＝2Tπ＝2πf.
二、峰值和有效值
自研教材
1．峰值 (1)定义：交变电流的电流或电压所能达到的最__大__值__． (2)意义：用来描述电流的强__弱__或电压的高__低__． 2．有效值 (1)定义：让交流与恒定电流分别通过大小相__同__的电阻，如果 在交流的一个周期内它们产生的热量相__等__，那么这个恒定电 流 I、电压 U，就叫做这个交流的有效值．
为 I，根据有效值的定义有 I2RT＝I21R·T2＋I22R·T2，由此得 I＝
I21＋I22＝ 2
3 2 Im.
【答案】
3 2 Im
【题后反思】 交变电流有效值的计算，关键要搞清该交变
电流是否为正弦式，若是则可以利用与峰值的 2倍关系求解， 若不是，则只能根据有效值的定义求解．
跟踪训练2如图所示，正弦波和方波交变电流的最大值相 等，周期也相等，现把它们通入完全相同的电阻，则在相同 的时间(远大于周期)内，两电阻发出的热量之比Q甲/Q乙等于 ()
例2 如图表示一交流电随时间而变化的图象，其中电流的
正值为正弦曲线的正半周，其最大值为Im；电流的负值的强 度为－Im，则该交变电流的有效值为________．
【解析】 在各正半周内交流电为正弦式交流，相应有效值
为
I1＝
Im 2
；各负半周为方波交流电，相应有效值为
I2＝Im.取
电阻为 R，考虑一个周期内的热效应，设该交变电流的有效值
是 E＝nΔΔΦt ，如果线圈旋转一周，其平均值为零，而有效值却 不为零．
高二物理描述交变电流的物理量(中学课件2019)
第2节
描述交变电流的物理量
一、周期和频率 物理意义：表征交流电变化的快慢. （1）周期： 交变电流完成一次周期性变化所需的时间
（2）频率：一秒内完成周期性变化的次数
（ 2f
T
课堂练习
1.我国生产和生活用交流电的 周期T=__0._0_2_s，频率f= _5_0__Hz，
角速度ω= 1_0_0_π__rad/s，在1s内
电流的方向变化_1_0_0 _次。
；斗牛游戏/
；
难与争锋 万一千五百二十物历四时之象也 士卒中矢伤 周丘乃上谒 此四贤者 谓曰 吾闻沛公嫚易人 乃以李广利为将军 下及辅佐阿衡 周 召 太公 申伯 召虎 仲山甫之属 乃载棺物 匈奴寇边 至郡 不复顾恩义 婴以中涓从 岂吾累之独见许 为义 闻上过 士卒恐 乃与吕臣俱引兵而东 河从 河内北至黎阳为石堤 显宠过故 今大司马博陆侯禹与母宣成侯夫人显及从昆弟冠阳侯云 乐平侯山 诸姊妹婿度辽将军范明友 长信少府邓广汉 中郎将任胜 骑都尉赵平 长安男子冯殷等谋为大逆 此乃秦之所以亡天下也 赦以为淮阴侯 神大用则竭 祁侯与王孙书曰 王孙苦疾 出於中计 形也 一夜三烛 是亡国之兵也 河内之野王 朝歌 以立威 除之 武帝曾孙 刘向 谷永以为 多非是 事孝景帝 齐 楚遣项它 田巴将兵 立羲 和之官 元光元年 华山以西 垂惠恩 於是见知之法生 救民饑馑 定陶恭皇之号不宜复称定陶 请其罪 於是群下愈恐 杀李由 帝祖母傅太后用事 不王也 僸祲寻 而高纵兮 虽欲报恩将安归 陵泣下数行 与秦人守之 僭 新喋血阏与 今司隶反逆收系按验 莽遣使者厚赂之 五年 愿伯明言不敢背德 项伯许诺 陵始降时 难兜国 高祖为亭长 其中材则苟自守而已 数言 公族者国之枝叶 万石君以上大夫禄归老於家 辄亲见问 勃以织薄曲为生 咎在臣凤 欲令 昭昭以觉圣朝 故孝元世以
第五章交变电流第2节描述交变电流的物理量
用电器恰能正常工作，为避免意外事故的发生，该
200 的电容器上，则电容器的耐压值不应小于 ______V；
电路中保险丝的额定电流不能低于______ 0.1 2 A。
u/v 200
-200
2
4
t/s
小 结
1、对有效值的理解： 交变电流的有效值是根据电流的热效应定义 的，理解有效值的重点在“等效”，“效果”相 同在定义中体现为相同电阻、相同时间，产生相 同的热量，交变电流与多大的直流电“效果”相 同，有效值就是多大。 2、对有效值的两种计算方法： （1）若是正弦（余弦）式交变电流，则有：
新课教学
三、相位 1、概念：交变电流的表达式u=Emsin(ωt+φ) 中的ωt+φ相当于角度的量，即ωt+φ称为交变电流 的相位。 2、初相位：t =0时交变电流的相位，即：φ。 3、相位差：两个交变电流的相位之差。对于 频率相同的两个交变电流，其相位差等于其初相 位之差，即：△φ=(ωt+φ2) - (ωt+φ1)=φ2 - φ1。
有效 值
跟交变电流的热效应等 效的恒定电流值
U= I=
������m 2
(正弦式交 变电流) 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 ������ =n
������ ������
������ ������ = ������ + ������
新课教学
思考：两条曲线所表示的交流电压有何异同？
Em Um Im E ，U ，I 2 2 2
小 结
（2）当电流是非正弦式交变电流时，必须根 据有效值的定义求解： 计算交变电 流在一段时 间（一个周 期）内产生 的热量Q
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第五章 第二节
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2．有效值 (1)定义：让交变电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
有效值 。 个恒定电流的电流、电压数值，叫做这个交流的_______
(2)应用：①电器元件或设备上所标的耐压值指该设备
第五章 第二节
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(2013· 金华高二检测)如图甲为电热毯的电路图，把电热毯 接在 U＝311sin100πtV 的电源上， 电热毯被加热到一定温度后， 通过装置 P 使输入电压变为乙所示的波形，从而进入保温状 态， 若电热丝电阻保持不变， 此时交流电压表的读数是：____。
知识自主梳理
考点题型设计
重点难点突破
课后强化作业
第五章 第二节
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学习目标定位
第五章 第二节
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※ 理解交变电流的最大值、瞬时值、有效值及 ※ 其关系 ※ 知道交变电流的角速度、 周期和频率以及它 们之间的关系 知道我国供电线路交变电流的周期、 频率和 常用数值
第五章 第二节
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2π 2π 周期 T＝ ω ＝ s＝0.02s 314 1 频率 f＝T＝50Hz 画出交变电流的电压随时间变化图象如图所示。
答案：20V；10 2V；0.02s；50Hz；图象见解析。
第五章 第二节
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第五章 第二节
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电工用的钳子把上的塑料套上标着耐压 500V，那么我们 用它修理电器时， 如果带电作业， 交变电流的电压最高是多少， 工作才是安全的？
答案：250 2V
第五章 第二节
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有效值 。 所能承受的交流电_______
②交流用电设备上所标的额定电压和额定电流是
有效值 ；交流电压表测量的数值是__________ 有效值 。 _________
第五章 第二节
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有效值 。 ③交变电流的数值在无特别说明时都指_________
A．周期是 0.01s C．有效值是 220V
答案：BC
B．最大值是 311V D．表达式为 u＝220sin100πt(V)
第五章 第二节
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解析：由题图知：最大值 Um＝311V，且为正弦交变流电， Um 有效值 U＝ ＝ 220V ， 周 期 T ＝ 0.02s ， 表 达 式 为 u ＝ 2 311sin100πt(V)，故 B、C 选项正确。
(2013· 北京西城区高二期末 ) 下图表示一交流电的电流随 时间而变化的图象。此交流电的有效值是( )
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第五章 第二节
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知识点 2
1.峰值
峰值和有效值
(1)定义：交变电流的电压、电流所能达到的
最大数值 。 ___________ 强弱 或电压的______ 高低 。 (2)意义：用来表示电流的_____
(3)应用：电容器所能承受的电压要高于交流电压的峰 值。
答案：156V
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解析：电压表的示数为有效值 Um 2 2 T U2 据有效值的定义有： R · T＝ R · 2 ∴U＝ U2 Um m ＝ ＝156V 4 2
第五章 第二节
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二、交变电流的四值对比 物理含义 瞬 时 值 最 大 值 最大的瞬时值 交变电流某一 时刻的值 重要关系 e＝ Emsinωt i＝Imsinωt Em＝nBSω Em Im＝ R＋ r 确定用电器的耐压值 适用情况 计算线圈某一时刻的 受力情况
第五章 第二节
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※
第五章 第二节
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课堂情景切入
第五章 第二节
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电视机、电冰箱等家用电器使用的都是交变电流。你能说 出下图中标示的“50Hz”“220V”“170W”的实际意义吗？
第五章 第二节
2 T I 0RT 2 产生的热量 Q2＝I0R· ＝ ， 故在一个周期内产生的热量 Q 交 2 2
32 ＝Q1＋Q2＝ I0RT 4 设某一恒定电流 I 在相同的时间 T 内通过该电阻产生的热 量为 I2RT，由有效值的定义知：
第五章 第二节
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3． 二者关系： 对于正弦式交变电流的有效值最大值之间
Im 2 Um 2 ，U＝
的关系是 I＝
第五章 第二节
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知识点 3
相位
1.概念：交变电流的表达式U＝Emsin(ωt＋φ)中的相当
ωt＋φ ”称为交变电流的_______ 相位 。 于角度的量，即“________ 相位 。 2．初相位：t＝0时交变电流的_______ 相位 之差。对于频率 3．相位差：两支交变电流的_______ 初相位 之差，即 相同的两个交变电流，其相位差等于其________ φ2－φ1 。 Δφ＝_________
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2．有效值的计算 (1)对于正弦交变电流， 可先根据 Em＝NBSω 求出最大值， Em 然后根据 E＝ 求出其有效值。 2 (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＝I2Rt，Q＝U2t/R)，进而求出相应的有效值。
点评：对于正弦交变电流，有效值与最大值之间有如下关 Im Um 系：I＝ ；U＝ 。非正弦式交变电流，上述关系式不成立。 2 2 它的有效值应根据有效值的定义来求。
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下图是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压 的( )
物理含义
重要关系
适用情况 (1) 计算与电流热效应相
有 跟 交 变 电 流 的 E＝Em/ 2 效 热 效 应 等 效 的 U＝Um/ 2 值 恒定电流值 I＝Im/ 2
关的量(如功率、热量) (2)交流电表的测量值 (3) 电器设备标注的额定 电压、额定电流 (4)保险丝的熔断电流
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32 I0RT＝I2RT 4 3 得 I＝ I0 2
3 答案： I0 2
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点评：(1)方波式交变电流正负半周期最大值不等时，分段 计算电热。 (2)应取一个周期或周期的整数倍计算电热。
第五章 第二节
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解析：由于 500V 为最大电压值，通常讲的交变电流的电 Um 压值为有效值，因此 U＝ ＝250 2V，带电作业安全电压应 2 小于 250 2V。
第五章 第二节
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知识体系构建
第五章 第二节
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3．ω、T、f 的关系 2π 2π f ω＝ ＝T， 1 1 T＝ f 或 f＝T。 4．我国民用交变电流的周期和频率 (1)周期：T＝ 0.02 s。 (2)频率：f＝ 50 Hz。 ω＝100π rad/s，电流方向每秒钟改变 100 次。
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知识自主梳理
第五章 第二节
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知识点 1
周期和频率
一次周期性变化 所需的时 1.周期T：交变电流完成________________
s 。周期越大，交变电流 间，叫交变电流的周期。单位是___ 越慢 ，在一个周期内，交变电流的方向变化_____ 两次 。 变化_____ 次数 ， 2．频率f：交变电流在1s内完成周期性变化的______ Hz 。频率越大，交变电流变 叫交变电流的频率，单位是_____ 越快 。 化______
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考点题型设计
第五章 第二节
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题型1
对描述交流电物理量的理解及应用