描述交流电的物理量(1)
交流电相关物理量的描述
第二课时交流电的描述2019.11.12导学目标：1．掌握交变电流的周期、频率、线圈转动角速度三者之间的关系。
2．能理解电流的有效值是与热效应有关的量，而平均值只是简单意义的平均。
3．掌握交变电流有效值与最大值的关系，会进行有效值的计算。
4．掌握交变电流的变化规律及两种表示方法。
一、交变电流的概念1．大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫交变电流，简称交流．2．方向不随时间变化的电流称为直流．大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流．3．对直流电流和交变电流的区分主要是看电流方向是否变化．4．对中性面的理解:(1)中性面是与磁场方向垂直的平面，是假想的一个参考面。
(2)线圈平面位于中性面时，穿过线圈平面的磁通量最大，而磁通量的变化率为零，产生的感应电动势为零。
(3)线圈平面与中性面垂直时，穿过线圈平面的磁通量为零，但磁通量的变化率最大，产生的感应电动势最大。
(4)线圈每经过中性面一次，电流方向就改变一次，线圈转动一周，两次经过中性面，所以电流的方向改变两次。
【练习题组1】1．关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，以下说法中正确的是()A．线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变B．线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次C．线圈平面每经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次D．线圈转动一周，感应电动势和感应电流方向都要改变一次2．如图，各图面积均为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动，能产生正弦交变电动势e＝BSωsin ωt的图是()A B C D E F3．处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab 边垂直．在t＝0时刻，线圈平面与纸面重合，如图所示，线圈的cd边离开纸面向外运动．若规定沿a →b →c →d →a 方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流i 随时间t 变化的图像是( ) 4．如图5甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N 、S 间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交流电流表．线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO ′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示，以下判断正确的是 ( ) A ．电流表的示数为10 A B ．线圈转动的角速度为50π rad/s C ．t ＝0.01 s 时线圈平面与磁场方向平行 D ．t ＝0.02 s 时电阻R 中电流的方向自右向左5．如图甲所示，一矩形线圈abcd 放置在匀强磁场中，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．则下列四幅图中正确的是 ( )【问题探究】如图所示，回答下列问题： （1）线圈经过什么位置开始计时 ；（2）交变电流完成一次周期性变化需要多长时间 ；在1 s 内完成多少次周期性变化 ；（3）线圈转动的角速度 ；转速为 。
高考物理交流电知识点
高考物理交流电知识点高考物理交流电知识点高考物理交流电知识点1高三复习阶段，大家一定要多练习题型，掌握考题规则，掌握常规考试的知识点，有助于大家成绩的提高。
1.交流电：其大小和方向随时周期性变化的电流称为交流电。
根据正弦规律变化的电动势和电流称为正弦交流电。
2.正弦交流电-(1)函数式：e=Emsint(其中Em=NBS)(2)线圈平面与中性面重合时，磁通量x大，电动势为零，磁通量变化率为零。
当线圈平面垂直于xx平面时，磁通量为零，电动势x大，磁通量x的变化率大。
(3)如果从线圈平面平行于磁场方向开始计时，交流电的变化规律为I=imcos t。
(4)图像：正弦交流电的电动势E、电流I和电压U，它们的变化规律可用函数图像来描述。
3.交流电的物理量(1)瞬时值：交流电在某一时刻的值，通常用E、U、I表示。
(2)x值：Em=NBS，X值Em(Um，Im)与线圈的形状和旋转轴在线圈平面内的位置无关。
在考虑电容器的耐压值时，应以交流的X值为基础。
(3)有效值：交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的。
也就是说，同时，使相同电阻产生与一定交流电能相等热量的直流电的值称为交流电的有效值。
在计算电功率、电功率和确定熔断器熔断电流等物理量时，应使用有效值进行计算。
有效值与X值的关系E=Em/，U=Um/，I=Im/只适用于正弦交流电。
其他交流电的有效值只能根据有效值的定义来计算，公式一定不能混淆。
正弦交流中，各种交流电气设备上的标记值和交流仪表上的测量值均指有效值。
(4)周期和频率-周期t:交流电完成周期变化所需的时间。
在一个周期内，交流电的方向改变两次。
f:频率：交流电流在1s内周期性变化的次数。
角频率：=2/t=2 f。
高考物理交流电知识点21.电压瞬时值e=Emsint电流瞬时值I=Imsint；(=2f)2.电动势峰值Em=nBS=2BLv电流峰值(在纯电阻电路中)Im=Em/R总计3.正(补)弦交流电有效值：E=Em/(2)1/2；u=Um/(2)1/2；I=Im/(2)1/24.理想变压器一、二次线圈中电压、电流和功率的关系U1/U2=n1/N2；I1/I2=N2/N2；进=出5.在长距离输电中，利用高电压传输电能，可使输电线路上的电能损耗减少33,360 p损耗'=(P/U)2R；(P ' :输电线路失电损失，P:传输电能总功率，U3360传输电压，R3360输电线路电阻)[见第二卷P198]；6.公式1、2、3、4中的物理量和单位：:角频率(rad/s)；T:时间；N:线圈匝数；B:磁感应强度(t)；S:线圈面积(m2)；U:(输出)电压(V)；I:电流强度(a)；P:功率(w)。
交流电学参数
交流电学参数
交流电的学参数主要包括频率、峰值和有效值等。
1. 频率：表示交流电随时间变化快慢的物理量，单位是赫兹（Hz）。
日常生活中的交流电频率一般为50Hz或60Hz，而无线电技术中涉及的交流电频率一般较大，达到千赫兹（KHz）甚至百万赫兹（MHz）的度量。
不同国家的电力系统的交流电频率不同，例如，我国是50Hz，而美国和日本是60Hz。
2. 峰值：正余弦交流电的峰值与振幅相对应。
3. 有效值：大小则由相同时间内产生相当焦耳热的直流电的大小来等效。
如需更多关于交流电学参数的详情，建议查阅物理学专业书籍或咨询专业人士。
衡量交流电变化快慢程度的物理量
衡量交流电变化快慢程度的物理量交流电是指电流的方向和大小不断变化的电流。
对于交流电，我
们通常会关注变化的快慢程度，即交流电的频率和周期。
频率表示单
位时间内电流变化的次数，单位为赫兹（Hz）；周期表示电流一次完
整变化所需的时间，单位为秒（s）。
在电力系统中，交流电的频率通常为50Hz或60Hz，这取决于不同地区电网的要求。
在音频系统中，我们通常使用20Hz到20kHz的频率
范围，以便涵盖可听范围内的所有声音。
一个重要的量化指标是角频率。
角频率是表示电流变化快慢程度
的物理量，它等于2π乘以频率。
因此，角频率也可以用弧度/秒
（rad/s）表示。
对于电路设计和分析，角频率是非常重要的因素。
交流电的快慢程度还可以通过振幅来衡量。
振幅表示电流变化的
幅度大小，即从最大值到最小值的距离。
在交流电中，振幅会随着时
间的变化而变化，因此我们通常使用有效值来衡量电流的大小。
有效
值是在一段时间内电流平方和的平均值的平方根。
有效值是电流大小
的实际度量，也是计算交流电功率的一个重要因素。
总之，交流电的频率、周期、角频率和振幅是非常重要的物理量。
了解这些概念，不仅可以为我们理解电路设计和分析提供基础，还可
以帮助我们更好地理解音频系统和电力系统中电流变化的快慢程度。
高中物理交变电流知识点归纳
交变电流一．交流电：大小和方向都随时间作周期性变化的电流，叫做交变电流。
其中按正弦规律变化的交流叫正弦交流电。
如图所示（ b）、（ c）、（ e）所示电流都属于交流电，其中图（b）是正弦交流电。
而（a）、 (d) 为直流，其中（ a）为恒定电流。
本章研究对象都是交流电。
i i iiiot o o t d o ot t t( a ))( c )( d )( e )( b图151二．正弦交流电的变化规律正弦交流电的产生：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动。
俯视图电动势的产生：ab bc cd da 四条边都会切割磁感线产生感生电动势ab cd 边在任意时刻运动方向相同，电流方向相反，电动势会抵消；bc da 边在任意时刻运动方向相反，电流方向相反，电动势会叠加③任意时刻t，线圈从中性面转过角度θ=ω · t三．正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)函数图象磁通量Φ＝Φm cosωt ＝BScosωt电动势e＝E m sinωt ＝nBSωsinωtu＝U m sinωt电压RE m＝R＋r sinωti＝ I m sinωt电流E m＝R＋r sinωtωt是从该位置经t 时间线框转过的角度也是线速度V 与磁感应强度 B 的夹角，同时还是线框面与中性面的夹角当从平行 B 位置开始计时：则： E=εm cosωt， I ＝I m cosωt此时 V 、 B 间夹角为（π /2一ωt）．对于单匝矩形线圈来说E m=2Blv=BSω；对于 n 匝面积为 S 的线圈来说 E m=nBSω。
感应电动势的峰值仅由匝数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。
四．几个物理量1．中性面：匀速旋转的线圈，位于跟磁感线垂直的平面叫做中性面。
（t=0）（1）此位置过线框的磁通量最多．此位置不切割磁感线（2 ）此位置磁通量的变化率为零（斜率判断）．无感应电动势。
「精品」高中物理第二章交变电流第2节描述交流电的物理量教学案教科版选修3_2
第2节 描述交流电的物理量一、周期和频率 1．周期(T )交变电流完成一次周期性变化的时间，单位：秒(s)。
2．频率(f )交变电流在1 s 时间内完成周期性变化的次数，单位：赫兹(Hz)。
3．两者的关系互为倒数关系，即T ＝1f。
4．物理意义描述交变电流变化快慢的物理量。
5．角速度ω与T 、f 的关系：ω＝2πT＝2πf 。
6．我国使用的交变电流：T ＝0.02 s ，f ＝1T＝50 Hz ，ω＝100π rad/s ，电流方向每秒改变100次。
二、峰值 有效值 1．峰值交变电流的电流和电压在一个周期内所能达到的最大值。
2．有效值(1)定义：如果交流电与某一直流电通过同一电阻，在相同的时间内所产生的热量相等，则这个直流电的电流和电压值，就分别称为相应交流电的电流和电压的有效值。
1.周期和频率是描述交变电流变化快慢的物理量，周期和频率互为倒数关系，我国使用的交流电的频率为50 Hz 。
2．有效值是根据电流的热效应进行定义的，对于正弦交变电流来说，有效值和峰值的关系为：I ＝I m2，U ＝U m 2，E ＝E m2。
3．在交流电路中，电压表、电流表的示数均为有效值，计算用电器产生的电热时必须应用电流或电压的有效值。
(2)正弦交变电流的有效值与峰值的关系①电动势的有效值：E＝E m2＝0.707E m；②电流的有效值：I＝I m2＝0.707I m；③电压的有效值：U＝U m2＝0.707U m。
1．自主思考——判一判(1)我国提供的生活用电的发电机转子的转速为3 000 r/min。
(√)(2)交变电流在1 s内电流方向变化的次数就是它的频率。
(×)(3)交变电流的周期越大，交变电流的变化就越快。
(×)(4)生活用电的电压220 V指有效值，动力用电的电压380 V指峰值。
(×)(5)只要是交变电流，其峰值就是有效值的2倍。
(×)(6)家用电器铭牌上标称的电流、电压都是指有效值。
高中物理教科版选修3-2课件：2-2描述交流电的物理量
解析：根据题图可知该交变电流电压的最大值为100 V，周
期为4×10－2 s，所以频率为25 Hz，A错，B对；而ω＝2πf＝50π
rad/s，所以u＝100sin50πt
V，C错；又P＝
U2 R
＝
10202 100
W＝50
W，D对。
02 题型分类指导
No.1 描述交变电流的物理量 例1 [2012·广东高考]某小型发电机产生的交变电动势为e＝ 50sin100πt(V)。对此电动势，下列表述正确的有( ) A．最大值是50 2 V B．频率是100 Hz C．有效值是25 2 V D．周期是0.02 s
解析：由题图可得其T＝0.8 s，f＝T1＝1.25 Hz，故A对，D 错；又由题图读得Im＝4 A，故B对；因为电流为非正弦式交流 电，故有效值I≠ Im2＝2 2 A，C错。
答案：AB
No.2 交变电流有效值的计算 例 2 如图表示一交变电流随时间变化的图象，此交变电流 的有效值是( )
A．5 2 C.722 A
②交变电流的平均值是交变电流图象中图线与时间轴所围 的面积跟时间的比值。
(2)计算的方法不同：
①交变电流的有效值要根据电流的热效应进行求解。
②交变电流的平均值与交变电流的方向及所取时间的长短
均有关，其数值需根据法拉第电磁感应定律E＝n
ΔΦ Δt
计算。例
如，对于正弦交变电流，在0～
T 4
时间内
E
＝
2 π
B．2.5 A D．3.5 A
[分析] 解答本题的思路如下：
[解析] 根据交变电流有效值的定义，让题图中的交变电流 和某一恒定电流分别通过同一个电阻，如果在相同时间内电阻产 生的热量相同，则此恒定电流的数值就等于此交变电流的有效 值。设此交变电流的有效值为 I，则任意一个周期内，有 I2RT＝ I21RT2＋I22RT2，代入数据得 I2＝(2 2)2×12＋(322)2×12，解得 I＝2.5 A，选项 B 正确。
交流电的瞬时值、最大值、有效值和平均值
交流电（一）的瞬时值、最大值、有效值和平均值 交变电流的大小和方向都随时间作周期性变化，所以要准确描述交变电流的产生的效果，需要用到“最大值、有效值、瞬时值、平均值”四个物理量。
交流电的“最大值、有效值、瞬时值、平均值”常称为交流电的“四值”。
这四个类似但又有区别的物理量，容易造成混乱，理解好“四值”对于学习交流电有极大的帮助。
一、 准确把握概念1. 瞬时值：交流电流、电压、电动势在某一时刻所对应的值称为它们的瞬时值。
瞬时值随时间的变化而变化。
不同时刻，瞬时值的大小和方向均不同。
交流电的瞬时值取决于它的周期、幅值和初相位。
以正弦交流电为例（从中性面开始计时）。
则有：其瞬时值为：e=E m sinωti=I m sinωt u=U m sinωt2．最大值：交变电流的最大值是指交变电流在一个周期内所能达到的最大值，它可以用来表示交变电流的强弱或电压的高低。
以正弦交流电为例。
则有：E m =nB ωS ，此时电路中的电流强度及用电器两端的电压都具有最大值，即I m =r R E m ， U m =I m R 。
3．有效值：交变电流的有效值是根据电流的热效应来定义的，让交变电流和恒定电流通过相同阻值的电阻，如果在相同的时间内产生的热量相等，我们就把这一恒定电流的数值叫做这一交变电流的有效值。
交流电的有效值是根据它的热效应确定的。
交流电流i 通过电阻R在一个周期内所产生的热量和直流电流I通过同一电阻R在相同时间内所产生的热量相等, 则这个直流电流I的数值叫做交流电流i的有效值, 用大写字母表示, 如I、 U等。
一个周期内直流电通过电阻R所产生的热量为：交流电通过同样的电阻R，在一个周期内所产生热量：根据定义，这两个电流所产生的热量应相等，即将代入上式i=I m sinωt4．平均值：交变电流的平均值是指在某一段时间内产生的交变电流对时间的平均值。
对于某一段时间或某一过程，其平均感应电动势：I tN E 平均电流→∆∆•=φ=U r R E 平均电压→+=I R •二、正弦交流电的“四值”之间的关系1、正弦交流电的有效值与最大值的关系： U=m mU U 707.02=，I=m m I I 707.02=注：I U 是电流、电压的有效值，I m 、U m 是电流、电压的最大值2、正弦交流电的平均值与最大值和有效值的关系：m m P I I I 637.02==π，m m P U U U 637.02==π，I I P 90.0=，U U P 90.0=注：I p 、U p 是电流、电压的平均值三、“四值”解题方法小结：交变电流有四值，即有效值、平均值、最大值和瞬时值．各值何时应用，对照如下情况确定：（1）在研究电容器是否被击穿时，要用峰值（最大值）．因电容器上标明的电压是它在直流电源下工作时所承受的最大值．（2）在研究交变电流的功率和产生的热量时，只能用有效值．（3）在求解某一时刻线圈受到的磁力矩时，只能用瞬时值．（4）在求交变电流流过导体的过程中通过导体截面积的电量时，要用平均值．。
描述交流电的物理量(很好用)
(1)通过电阻R的电量q；
q It nBS Rr
(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，
Q
1 4
I 2RT
R（nBS )2
4(R r)2
练习4：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：
例1.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
（）
B
A．400V，0.02s C．400V, 0.08s
B．200V, 0.02s D．200V, 0.08s
练习1：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。
(1)线圈从图示位置转过T／4的过程中产生的
热量Q．
Q B 2a 4
4R
(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． q It 2Ba2 Ba2 R 2 R
1、最大值（峰值）： Em Um Ｉm
小结
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。
（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。 （3）角速度：线圈在匀强磁场中转动的角速度。
（4）关系：
f 1 T
2 2f
T
一个周期内电流方向改变两次。
我国生产和生活用交流电的周期 T＝__0_._02___s，频率f= ___50____Hz， 角速度ω＝_１__０_０__π_rad/s，在1s内电流 的方向变化______10_0___次。
交流电的产生及变化规律
交流电的产生、描述交流电的物理量学习目的：（1）了解交流电的产生原理（2）掌握正弦交流电的变化规律（3）理解瞬时值、最大值、有效值、周期、频率等概念一、几个概念1、交变电流：大小和方向随时间变化的电流叫交变电流，常见的交流电如下本章所涉及的将是最简单的交变电流，即正弦交流电—随时间按正弦规律变化的电流。
从微观上讲 i=nesv其中v为电荷的平均定向移动速率，可设想若v都随时间整齐地按正弦规律变化，即一起做简谐振动时，电路中将有正弦交变电流。
2、特点易于产生、输送、变压、整流，在生活中有广泛的应用，交流电路理论是电工和电子技术的理论基础。
∴交流电在电力工程、无线电技术和电磁测量中有极广泛的应用，在工程技术中所使用的交流电也是各式各样的。
它具有三大优点：变换容易、输送经济、控制方便，所以已经做为现代国民经济的主要动力。
在稳恒电流中，I—电流、U(ε)—电压（电动势），都是恒定值。
但在本章，i—电流、e—电动势、u—电压，都是瞬时值，因为它随时间而变，所以实际上是i(t)、e(t)、u(t)。
二、交流电的产生法拉第发现电磁感应定律的最重要的应用就是制成发电机1、发电机的组成磁极、线圈（电枢）旋转电枢：通过滑环、电刷通入外电路，一般产生的电压小于500V旋转磁极：比较常用，几千~几万V原理：利用线圈在磁场中绕某一固定轴转动，切割磁感线产生感应电动势，继而在闭合回路产生电流机械能→电能2、交流电的产生矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，角速度ω一定。
其中ab、cd边切割磁感线，且ab、cd始终与速度v垂直，从切割效果看总是两个电源串联，其俯视图为：第一象限：方向—abcda(磁通量Φ减少)大小：e=2NB vsinθ=2NB ω sinωt=NBωSsinωt第二象限：方向—abcda(磁通量Φ增加)大小：e=2NB vsinθ=2NB ω sin(π-ωt)=NBωSsinωt依次类推：可得其它象限的情况总之，e=NBωSsinωt=εm sinωt 与轴的位置无关①大小为NBωSsinωt②方向取决于角度ωt0<ωt<π e>0π<ωt<2π e<0线圈每经过中性面一次，电流方向改变一次；线圈旋转一周，电流方向改变两次③εm=NBωS为感应电动势的最大值④当线圈与中性面重合时，磁通量Φ最大，感应电动势最小，磁力矩最小当线圈与中性面垂直时，磁通量Φ最小，感应电动势最大，磁力矩最大三、交流电的变化规律1、几个表达式瞬时值 e i u最大值εm I m U m若外电阻为R，电动机内阻为r，则2、图象四、描述交流电的物理量在稳恒电流里用两个物理量（I、U）就能描述电路的情况，但在交流电路里，由于电流的大小、方向都在随时间做周期性的变化，所以要描述它们的物理量就要多一些。
专题07交流电的产生与描述——学生版
专题7交流电的产生与描述（学生版）一、目标要求目标要求重、难点交流电的产生重点交流电的描述重点、难点电阻、电感、电容对交流电的阻碍二、知识点解析1．直流电和交流电的区别(1)定义：方向不随时间变化的电流称为直流电，如图1(a)；大小和方向都不随时间变化的电流称为恒定电流，如图1(b)：图1大小和方向随时间发生周期性变化的电流称为交变电流，简称交流电，如图1(c)和图1(d)，其中电流随时间按正弦函数规律变化的交变电流称为正弦交变电流，简称正弦交流电，如图1(d)．2．正弦交流电的产生原理产生机理如图2所示，线圈abcd置于匀强磁场中，绕中轴匀速转动，ab边和cd边切割磁感线产生感应电流，并通过电刷将电流输出至外电路．①产生机理：若线圈abcd 在磁感应强度为B 的匀强磁场中以角速度ω绕中轴OO '做匀速圆周运动，如图3(a)所示，其中ab = L 1，bc = L 2，经过时间t 后线圈转过的角度为θ = ωt ．以ab 为研究对象，转至图3(b)位置时速度为v ，则ab 产生的感应电动势为：e ab = BL 1v ⊥= BL 1v sin θ． ab 线速度v 与线圈角速度关系为：22L v R ωω==．除ab 边外，cd 边同时以大小相等方向相反的速度也切割磁感线，线圈abcd 的总感应电动势为：e =2e ab ． 由上可得：2111222sin 2sin sin 2ab L e e BL v BL t BL L t ωθωωω===⋅⋅=．设矩形线圈面积为S ，则S = L 1L 2，考虑到线圈实际匝数为N ，则：e = NBSωsin ωt ．其中E m = NBSω为线圈产生感应电动势的最大值．②表达式：e = E m sin ωt若将线圈两端与外电路相接，组成闭合回路，电路中将产生按正弦函数规律变化的交变电流，其电流大小i 随时间t 变化的关系为：i = I m sin ωt ；外电路的电压u 随时间t 变化的关系为：u = U m sin ωt ．图2图3③图象：正弦交流电电流随时间变化的图象如图4所示．④中性面：a ．定义：当线圈与磁场垂直时，穿过线圈的磁通量最大，则将线圈所处的平面称为中性面，如图5．b ．特点：线圈处于中性面位置时，穿过磁通量最大，但磁通量的变化率最小，0t Φ∆=∆，回路中的感应电动势 e =0，感应电流i =0，回路中电流在此时变换方向；当线圈处于与中性面垂直的位置时，穿过的磁通量为0，但磁通量变化率最大，回路中感应电动势最大，感应电流最大．3．描述交流电的物理量(1)周期和频率：①定义：交变电流作一次周期性变化所需的时间称为周期，用符号T 表示，单位是秒(s)；在1 s 时间内完成周期性变化的次数称为频率，用符号f 表示，单位是赫兹(Hz)．两者的大小关系为：1T f =或1f T=． ②理解：线圈在磁场中匀速转动产生正弦交流电，转动一周所花的时间正好为一个周期，若线圈转动的角速度为ω，则有2Tωπ=，则在正弦交流电中，电动势、电流和电压的表达式还可以写成： 图4图5m m 2sin sin e E t E t T ωπ==，m 2sin i I t T π=，m 2sin u U t Tπ= (2)瞬时值：电动势e = E m sin ωt 、电流i = I m sin ωt 和外电路的电压u = U m sin ωt 中，e 、i 和u 分别称为感应电动势、感应电流和外电路电压的瞬时值，不同时刻下，e 、i 和u 也不相同．(3)峰值：E m 、I m 和U m 分别称为电动势、电流和电压的峰值，表示在一个周期内电动势、电流和电压能达到的最大值；电容器和发光二极管在接入交流电路中时，不能让峰值超过其击穿电压．(4)有效值：①定义：如果交流电与某一直流电通过同一电阻，在相同时间内(一般为交流电周期整数倍)产生的热量相等，则这个直流电的电流和电压就分别称为相应交流电的电流和电压的有效值．②正弦交流电的有效值：大量实验和理论基础表明，正弦交流电电流和电压的有效值与峰值存在以下关系：mm 222I I I ==；m m 222U U U ==． ③意义：a ．交流电的有效值是通过电流的热效应给出，体现能量守恒思想．b ．平时所描述的交流电的电压和电流指的是其有效值，如我国家庭电路电压220V ，工农业生产所使用的动力电路电压380V 指的都是有效值，对应的峰值分别是311V 和538V ；使用交流电压表和交流电流表测出的数据也是正弦交流电的有效值．(5)平均值：①定义：指某段时间内平均感应电动势和平均电流的大小，在交变电流的图象中，平均值即图线与横轴所围面积与时间的比值．图6②计算式：E n t Φ∆=∆，正弦式交流电的平均值122E E E +≠． ③注意：平均值与有效值物理意义不同，因此平均值不等于有效值．4．电感、电容对交流电的作用(1)电感对交流电的作用：①探究：图7中两灯泡规格相同，图7(b)中交流电电压的有效值与图7(a)的直流电电压相同．闭合开关后，图7(a)中的灯泡要比图7(b)中的灯泡更亮，说明线圈对交流电有阻碍作用．线圈对交流电的阻碍作用可以总结为：通直流，阻交流；通低频，阻高频．(2)电容对交流电的作用：①探究Ⅰ：图8中两灯泡规格相同，图8(b)中交流电电压的有效值与图8(a)的直流电电压相同．闭合开关后，图8(a)中灯泡不亮而图8(b)中灯泡亮，说明电容器可以导通交流电而不能导通直流电． 电容对交流电的阻碍作用可以总结为：隔直流，通交流；阻低频，通高频．三、考查方向题型1：交流电的产生典例一：（2020•房山区二模）如图所示，（a ）→（b ）→（c ）→（d ）过程是交流发电机发电的示意图，下列说法正确的是()A ．当线圈转到图（a ）位置时，线圈平面与磁感线垂直，磁通量变化率最大B ．从图（b ）开始计时，线圈中电流i 随时间t 变化的关系是sin m i I t ω=C ．当线圈转到图（c ）位置时，感应电流最小，且感应电流方向将要改变图7 图8D．当线圈转到图（d）位置时，感应电动势最小，ab边感应电流方向为b a→题型2：交流电的描述典例二：（2014•天津•多选）如图1所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图2中曲线a，b所示，则()A．两次0t=时刻线圈平面均与中性面重合B．曲线a、b对应的线圈转速之比为2:3C．曲线a表示的交变电动势频率为25HzD．曲线b表示的交变电动势有效值为10V题型3：有效值的计算典例三：（2016•朝阳区二模）A、B是两个完全相同的电热器，A通以图甲所示的交变电流，B通以图乙所示的交变电流，则两电热器的电功率之比:P P等于()A BA．2:1B．1:1C D．1:2题型4：电感、电容对交流电的作用典例四：（2017海南物理·多选）如图，电阻R、电容C和电感L并联后，接入输出电压有效值、频率可调的交流电源。
第三节 表证交流电的物理量
a
b a c
K L
B
A d
d
（2）中性面上有什么特点？ 磁通量是多少? 磁通量的变化率呢?
b
c
a
d
a
d
k
L
A
B
e
εm -εm 0
π
T 2
i
2π
T
ωt t
Im
π
2π
T 2
-Im
0
T
ωt t
φm
π
T 2
T
ωt t
Φ=BScos ωt
e/v
100
0 0.02
e/v
100 t/s
0
0.02 t/s
-100
例题2:如图是正弦式电流经半波整流后的 波形，电流的最大值为Im，试计算它的有 效值？
Im
I
i/A
0
T/2
T
t/s
直流电
例题2:如图是正弦式电流经半波整流 后的波形，电流的最大值为Im，试 计算它的有效值？
Im
0
i/A
T/2
T
t/s
Im 2 T 2 ( ) R 0 I RT 2 2
6．一个边长为6cm的正方形金属线框置于匀强 磁场中,线框平面与磁场垂直,电阻为0．36Ω。磁 感应强度B随时间t的变化关系如图所示，则线框 中感应电流的有效值为 （ ）
4、平均值：它是指交流电图象中图线与横轴所围成的 面积值跟时间的比值.其量值可用法拉第电磁感应定律 【例4】如图所示，两平行导轨与水平面间的倾角为， 电阻不计，间距L＝0.3m，长度足够长，导轨处于磁感 应强度B＝1T，方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中. 导轨两端各接一个阻值为R0＝2Ω电阻，另一横跨在导 轨间的金属棒质量m＝1kg，电阻r＝1Ω棒与导轨间的 滑动摩擦因数μ＝0.5，当金属棒以平行于导轨的向上 初速度υ0＝10m/s上滑，直至上升到最高点过程中， 通过上端电阻电量＝0.1C（g取10m/s2），求上端电阻 R0产生的焦耳热？
2.描述交流电的物理量
闭合线圈在匀强磁场中匀速转动时
因此正弦交流电的另外一种表达式为
教育科学出版社
选修3-2
夏玉强 四川省二级示范性普通高中富顺一中 周经伟
2014.2月17日 于富顺
矩形线框在匀强磁场中绕垂直于磁场 的转轴(匀速)转动→产生交流电。 ①交变电流的概念：方向随时间变化的电流 ②中性面的概念及特点
（1）解析式表示法 （2）波形图表示法
+10
公式：e =Em sin ωt
图 2-2-1
（2）最大值可以表示交变电流的强弱或电 压的高低，但不适于用来表示交流产生的效果。 （3）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：Em=NBSω
使用学生电源的交流低压档，接入滑动变阻器和 一个小灯泡。闭合开关，调节滑动变阻器，小灯泡发 光。用示波器观察电压波形并测出电压的峰值Um。
实验次数n 交流峰值Um / v 直流值U / v Um / U
1 2 3 4 5
正弦交流电有效值与峰值的关系是：
1 U U m 0.707U m 2 注意： ①只适用于正弦式电流；
1 I I m 0.707 I m 2
②对于不同的交流电，有效值与峰值之间有不同的关系。
2．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相同热量，就把 这一直流的数值叫做这一交变电流的有效值。用符 号U和I表示。 （ 3 ）特取时间的 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。
描述交流电的物理量知识要点归纳
描述交流电的物理量知识链接：正弦式交流电的描述方法：公式法： 图像法：瞬时值： 最大值（峰值）： e =E msin ωt Em=NBS ωi=Imsin ωt Im=Em/(R+r)u=Umsin ωt Um=ImR知识要点归纳：一．描述交流电的物理量 1、周期T ：交变电流完成一次周期性变化所需的时间。
单位：秒（s ） 2、频率 f ：交变电流一秒内完成周期性变化的次数。
单位：赫兹（Hz ） 3．关系：T f 1=n f Tπππω222===4．物理意义：描述交流电变化的快慢的物理量。
二．交流电有效值1．有效值：让交流电与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果它们在交流一个周期内产生的热量相同，这个恒定电流值叫做这一交流电的有效值。
特点：根据电流的热效应．．．．．．，三同(相同电阻．．．．、相同时间．．．．、产生相同热量．．．．)时，直流电流(电压)叫做交流电流(电压)的有效值．2．正（余）弦式交变电流的有效值公式为：2m E E =2m I I =2m U U =※ 说明：非正（余）弦式交变电流的有效值必须根据电流的热效应来计算 3．说明：1）电气设备“铭牌”上所标的值、保险丝的熔断电流值都是有效值． 2）在交流电路中，电压表、电流表的示数均为有效值．3）没有特别说明的情况下，所给出的交流电的电压、电流值都是有效值． 4）在计算交流电产生的电功（热），电（热）功率时均用有效值。
5）电子元件上的标称值不是有效值，而是最大值，如电容器、二极管的击穿电压等。
4．描述交流电的“四值”三．相位：e ＝E m sin （ωt+φ）其中“ωt ＋Φ ”叫做交变电流的 相位 ；Φ是t ＝0时的相位，叫做交变电流的初相位．同步练习：1．下面关于交变电流的说法中正确的是 （ ） A ．交流电器设备上所标的电压和电流值是交流的最大值 B ．用交流电流表和电压表测定的读数值是交流的瞬时值 C ．给定的交流数值，在没有特别说明的情况下都是指有效值 D ．跟交流有相同的热效应的直流的数值是交流的有效值2．一个照明电灯标有“220 V 60 W ”字样，现在把它接入最大值为311 V 的正弦式交流电路中，则( )A ．灯的实际功率大小为60 WB ．灯丝将烧断C ．只能暗淡发光D ．能正常发光 3．有一交变电流如图所示，则由此图象可知( ) A ．它的周期是0.8 s B ．它的峰值是4 A C ．它的有效值是2 2 A D ．它的频率是0.8 Hz4．在相同的时间内，某正弦式交变电流通过一阻值为100 Ω的电阻产生的热量，与一电流为3 A 的直流电通过同一阻值的电阻产生的热量相等，则( )A ．此交变电流的有效值为3 A ，最大值为3 2 AB ．此交变电流的有效值为3 2 A ，最大值为6 AC ．电阻两端的交流电压的有效值为300 V ，最大值为300 2 VD ．电阻两端的交流电压的有效值为300 2 V ，最大值为600 V5．一个接在恒定直流电源上的电热器所消耗的电功率为P 1，若把它接在电压峰值与直流电压相等的正弦式交流电源上，该电热器所消耗的电功率为P 2，则P 1∶P 2为( )A ．2∶1B ．1∶2C ．1∶1D ．1∶ 26．在下图所示电路中，A 是熔断电流I 0＝2 A 的保险丝，R 是可变电阻，S 是交流电源．交流电源的内电阻不计，其电动势随时间变化的规律是e ＝2202sin314t V ．为了不使保险丝熔断，可变电阻的阻值应该大于( )A ．110 2 ΩB ．110 ΩC ．220 ΩD ．220 2 Ω7．一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，周期为T .从中性面开始计时，当t ＝112T 时，线圈中感应电动势的瞬时值为2 V ，则此交变电流的有效值为( )A ．2 2 VB ．2 V C. 2 V D.22V 8．某交变电流表串联一电阻构成交变电压表，总电阻R =2 k Ω，然后将改装的电表接到u =311sin100πt V 的交流电源上，则（ ）A ．通过电流表电流的瞬时值为0.11sin100πt AB ．作为改装的电压表，其两端电压的瞬时值为311sin100πt VC ．电流表的示数为0.11 AD ．作为改装的电压表，其示数应为311 V9．一正弦式交变电流的电压随时间变化的规律如图所示．由图可知( )A ．该交变电流的电压瞬时值的表达式为u ＝100 sin(25t )VB ．该交变电流的频率为25 HzC ．该交变电流的电压的有效值为100 2 VD ．若将该交变电流压加在阻值为R ＝100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率是50 W 10．一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图①所示．已知发电机线圈内阻为5.0 Ω，若外接一只电阻为95.0 Ω的灯泡，如图②所示，则( )A ．电压表的示数为220 VB ．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484 WD ．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J11．两个相同的电阻，分别通以如图所示的正弦式交变电流和方波式交变电流，两种交变电流的最大值相等，周期相等．则在一个周期内，正弦式交变电流在电阻上产生的焦耳热Q 1与方波式交变电流在电阻上产生的焦耳热Q 2之比等于( )A ．3∶1B ．1∶2C ．2∶1D ．4∶312．正弦交变电源与电阻R 、交流电压表按照图甲所示的方式连接，R ＝10 Ω，交流电压表的示数是10 V ．图乙是交变电源输出电压u 随时间t 变化的图象．则( )A ．通过R 的电流i R 随时间t 变化的规律是i R ＝ 2cos 100πt AB ．通过R 的电流i R 随时间t 变化的规律是i R ＝ 2cos 50πt AC ．R 两端的电压u R 随时间t 变化的规律是u R ＝52cos 100πt VD ．R 两端的电压u R 随时间t 变化的规律是u R ＝52cos 50πt V13．电阻R 1、R 2与交流电源按照图-1方式连接，R 1＝10 Ω，R 2＝20 Ω.合上开关S 后，通过电阻R 2的正弦式交变电流i 随时间t 变化的情况如图-2所示．则( )A ．通过R 1的电流有效值是1.2 AB ．R 1两端的电压有效值是6 VC ．通过R 2的电流最大值是1.2 2 AD ．R 2两端的电压最大值是6 2 V14．将正弦交流电经过整流器处理后，得到的电流波形刚好去掉半周，如图所示，它的有效值是 （ ）A.2 AB.2 AC.22AD.1 A15．如图所示是某种型号的电热毯的电路图，电热毯接在交变电源上，通过装置P 使加在电热丝上的电压的波形如右图所示。
交流电的基本物理量
交流电的基本物理量
交流电的基本物理量包括以下几个方面：
1. 电压（Voltage）：也被称为电势差，是衡量电能转化和传输能力的物理量。
在交流电中，电压是随时间变化的正弦波形式。
2. 电流（Current）：代表电荷在电路中的流动，是一种由带电粒子运动而产生的现象。
在交流电中，电流也是随时间变化的正弦波形式。
3. 频率（Frequency）：表示单位时间内交流电信号变化的次数。
常用单位是赫兹（Hz），即每秒变化的周期数。
4. 周期（Period）：是指一个完整的周期所需要的时间，它与频率成反比关系。
周期可以通过频率的倒数来计算。
5. 相位（Phase）：描述交流电信号波形在时间上相对于参考信号的位置。
相位通常用角度来表示，单位为度或弧度。
这些基本物理量在交流电中起着重要的作用，了解它们
可以帮助我们理解电路的行为和性质，并进行相关的电路分析和设计。
正弦交流电的基本物理量
正弦交流电的基本物理量正弦交流电的基本物理量，听起来有点拗口吧？其实它就像我们生活中那些看似复杂但又无处不在的东西。
想象一下，你早上起床打开灯，哇，瞬间房间亮了。
这就是正弦交流电在背后默默工作的结果。
说到正弦交流电，它的波形就像波浪一样起伏，简直是大自然的艺术品。
电流的变化就像人生起伏，有高兴有低谷，让我们每天都能感受到活力。
得聊聊电压。
电压就像是推动电流流动的“动力”，就好比车子的油门。
没了油门，车子不动，电压不足，电流也乏力。
我们常说“高压状态”，这就意味着电压很高，电流也会很强，像是青春的朝气蓬勃。
反之，低电压就像是无精打采的打工族，提不起劲来。
正常的家庭电压大约是220伏特，这可不是随便的数字，它可是经过无数次实验和研究得出来的哦。
再说到电流，这可是电的“流动者”。
想象一下，电流就像河流，哗哗地流过每一个角落，把能量送到你需要的地方。
我们用安培来测量电流，听起来有点高大上吧，但其实不然。
家里用的电器功率越大，需要的电流就越多，就像你家里要做大餐，锅越多，火越旺，得的油和水也得多。
不然，想做出美味可就难了。
然后是频率，这个词可能让人有些晕乎。
频率就像是电流的节拍，告诉我们电流每秒变化的次数。
在中国，电的频率是50赫兹，简单来说，就是每秒钟电流变化50次。
想象一下，电流像跳舞的小伙伴，在节拍的带动下翩翩起舞。
频率越高，电流变化越快，生活也就越有活力，就像你听到喜欢的音乐，忍不住跟着节奏摇摆。
还有一个重要的概念是相位。
相位就像是电流和电压之间的“关系”，它们有时是一起的，有时又会错开。
这就好比两位好朋友，有时同步，有时各自忙碌。
正弦交流电的特点就是电压和电流之间有个固定的相位差，简直像是一对绝妙的搭档，永远在合拍。
不得不提的还有功率。
功率就像是电流带来的“成果”，我们用瓦特来表示。
简单地说，功率越大，你的电器工作得越好，像是你开车上了高速，一路飞驰。
家里冰箱、洗衣机这些都是用功率来“打工”的，功率高的电器，当然耗电也多，要是每个月看到电费单，心里可就有点小慌了。
第2课 交流电的描述(课件)高二物理(人教版2019选择性必修第二册)
有效值
E = Em /
2
(1)电流热效应相关量(如功、功率、热量)
跟交变电流的热效应等效的
U = Um /
2
(2)交流电表（电压表、电流表）的测量值
恒定电流值、电压值
I = Im /
2
正弦式交变电流
ΔΦ
E=n
Δt
平均值
交变电流图象中图线与时间
轴所围面积与时间比值
E
R+ r
ΔΦ
q= N
R+ r
I=
(3)电气设备铭牌标注额定电压、额定电流
３.最大值（峰值）： Em
Um Ｉ m
Em NBS
交变电流的峰值是交变电流在一个周期内所能达到的最大数值，可以用来表示交流
电的电流或电压变化幅度。
e=Emsinωt
i=Imsinωt
u=umsinωt
峰值
Em ＝NωBS
Im
Em NBSw
R总
R总
Um ＝ Im R外
耐压值（最大值）
一、描述交流电的物理量：
A．R两端电压瞬时值的表达式为 uR 2U sin t
B．理想电流表的示数为
C．从
π
2
I
2 NBS
2( R r )
到 3π 的时间内，穿过线圈平面磁通量的变化量为零
2
D．若ω=100π rad/s，通过R的电流每秒钟方向改变50次
牛刀小试
6．如图所示为一电流通过一电子元件后的波形图（曲线部分为正弦交流电的一部分）
怎样求一般交流电的有效值
通过大小相
同电阻R
交流
恒定电流ＩＵ
在交流电的
一个周期内