高三物理粤教版表征交变电流的物理量PPT优秀课件
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2.3表征交变电流的物理量课件(粤教版选修3-2)
2019/3/30
【精讲精析】 交变电流通过纯电阻用电器 R 时， 2 其电功率 P＝I R，I 应该是交变电流的有效值． 对于甲图所示的方波交变电流，因大小恒定，故 有效值 I 甲＝Im 2 对于乙图所示的正弦交变电流，有效值 I 乙＝ Im 2 Im 2 1 2 2 则 P 甲＝ImR，P 乙＝( ) R＝ ImR 2 2 所以 P 甲∶P 乙＝2∶1.
2019/3/30
3．关系：对于正弦交变电流，有效值 I、 U 与峰值 Im 2 0.707 Im、 Im、Um之间的关系，I＝______＝ Um 2 ＝0.707 U . U＝_____ m
2019/3/30
思考感悟： 交变电流的有效值是不是其在某一段时间的平均值？ 提示：不是，有效值不同于平均值，有效值是根据
2019/3/30
【答案】 (3)0.16 C
(1)50 V
35.4 V
(2)31.86 V
3.54 A
2019/3/30
变式训练
图2－3－4
2019/3/30
交流发电机转子有n匝线圈，每匝线圈所围面积为 S，匀强磁场的磁感应强度为 B ，匀速转动的角速
度为 ω ，线圈内电阻为 r ，外电路电阻为 R. 当线圈
2019/3/30
(3)根据能量守恒，外力做功的过程是机械能向电能 转化的过程，电流通过电阻，又将电能转化为内能， πωn2B2S2 即放出电热．因此 W＝Q＝ .一定要学会用 R＋r 能量转化和守恒定律来分析功和能．
答案：(1)nBS/(R＋r) πωn2B2S2 (3) R＋r
πωn2B2S2R (2) R＋r2
热效应定义的，而平均值是平均效果
＝n ΔΦ E ，例如线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转动一 Δt 周时，平均值为零，而有效值不为零．
高中物理 第五章 1 交变电流课件 粤教选修32
2．电流特点
(1)线圈处于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但感应电
动势和感应电流为零；
(2)线圈平面与磁感线平行时，穿过线圈的磁通量为零，但
感应电动势和感应电流最大；
(3)感应电动势和感应电流的方向每一个周期改变两次，在
中性面时开始改变．
知识点 3
交变电流的变化规律
1．正弦交变电流的数学表达式 如图 5－1－2 甲、乙所示，n 匝矩形线圈 abcd，其边长分 别为 ad＝L1，ab＝L2，面积 S＝L1·L2，在磁感应强度为 B 的匀 强磁场中绕垂直于磁场方向的轴 OO′以角速度ω匀速转动，从中 性面开始计时，经时间 t，转动的 角度θ＝ωt. 图 5－1－2
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交变电流的表达式
【例2】交流发电机在工作时电动势为 e＝ Emsin ωt，若将 发电机的转速提高一倍，同时将电枢所围面积减少一半，其他
条件不变，则电动势为(
)
C
解析：e=nBSωsin ωt，转速增大一倍，所围面积减少一半， 最大值不变，则可知表达式为 e＝Emsin 2ωt.
2．如图 5－1－5 所示，一半径为 r＝10 cm 的圆形线圈共
答案：CD
1．(双选)一个平面矩形线圈在绕垂直于磁场的轴转动时，
产生的交变感应电动势最大的情况是(
)
BD
A．线圈平面垂直于磁场 B．线圈平面平行于磁场 C．磁通量最大时 D．磁通量为零时 解析：当线圈平行于磁场时，磁通量为零，磁通量的变化 ： 以 OO′为转轴时，图示位置相当于是峰值面，根 据感应电动势的表达式 e＝Emcos ωt 及Em＝BSω=Bl1l2w 可知e ＝Bl1l2ωcos ωt，则 C 对 A 错；再根据三角函数关系可知 D 选 项正确．若线圈以 O1O1′为转轴，线圈磁通量变化始终为零， 则感应电动势为零．
(1)线圈处于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但感应电
动势和感应电流为零；
(2)线圈平面与磁感线平行时，穿过线圈的磁通量为零，但
感应电动势和感应电流最大；
(3)感应电动势和感应电流的方向每一个周期改变两次，在
中性面时开始改变．
知识点 3
交变电流的变化规律
1．正弦交变电流的数学表达式 如图 5－1－2 甲、乙所示，n 匝矩形线圈 abcd，其边长分 别为 ad＝L1，ab＝L2，面积 S＝L1·L2，在磁感应强度为 B 的匀 强磁场中绕垂直于磁场方向的轴 OO′以角速度ω匀速转动，从中 性面开始计时，经时间 t，转动的 角度θ＝ωt. 图 5－1－2
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交变电流的表达式
【例2】交流发电机在工作时电动势为 e＝ Emsin ωt，若将 发电机的转速提高一倍，同时将电枢所围面积减少一半，其他
条件不变，则电动势为(
)
C
解析：e=nBSωsin ωt，转速增大一倍，所围面积减少一半， 最大值不变，则可知表达式为 e＝Emsin 2ωt.
2．如图 5－1－5 所示，一半径为 r＝10 cm 的圆形线圈共
答案：CD
1．(双选)一个平面矩形线圈在绕垂直于磁场的轴转动时，
产生的交变感应电动势最大的情况是(
)
BD
A．线圈平面垂直于磁场 B．线圈平面平行于磁场 C．磁通量最大时 D．磁通量为零时 解析：当线圈平行于磁场时，磁通量为零，磁通量的变化 ： 以 OO′为转轴时，图示位置相当于是峰值面，根 据感应电动势的表达式 e＝Emcos ωt 及Em＝BSω=Bl1l2w 可知e ＝Bl1l2ωcos ωt，则 C 对 A 错；再根据三角函数关系可知 D 选 项正确．若线圈以 O1O1′为转轴，线圈磁通量变化始终为零， 则感应电动势为零．
高中物理第二章交变电流第三节表征交变电流的物理量课件粤教版选修3_2
2．如图所示，为一交流随时间变化的图象，则此交 流的有效值为( )
第二章 交变电流
第三节 表征交变电流的 物理量
学习目标
重点难点
1.掌握正弦交变电流的有 效值和最大值之间的关 系. 2.理解交变电流有效值的 定义及意义. 3.知道交变电流的周期、 频率与线圈转动的角速 度的关系. 4.能解决有关有效值问题 的计算．
重点 难点
1.理解表征交变 电流物理量的含 义. 2.理解有效值的 定义并会用它解 决相关问题．
题后反思 求解有效值的一般步骤
1．首先要分析交变电流的变化规律，在一个交变电 流中可能存在几种形式的交流电．
2．一个交变电流中存在几种形式，可在一个周期内 分段求出产生的热量，求其和．
3．正弦式电流的最大值和有效值的关系是：I＝ Im2， U＝Um2，非正弦式电流不符合此关系．
4．分段不同，恒定电流的交流电的有效值不是算术 平均值，而是分段用焦耳定律求解．
小试身手 1．(多选)某交变电流的方向在 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 Hz D．f＝50 Hz 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.
提示：交流电的有效值不是某一段时间内的平均值，
_
有效值是根据热效应定义的，而平均值是平均效果 I_＝RE ΔΦ
＝n ，线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转动一周 ΔtR
时，平均值为零，而有效值不为零．
1．对交变电流的理解． (1)交变电流有效值是根据电流的热效应进行定义 的．理解时要注意三同：相同电阻、相同时间、产生相 同热量． (2)通常所说的交变电流的电压、电流，电表测量的 交变电流的电压、电流，以及用电器的额定电压、额定 电流，还有保险丝的熔断电流，都是指其有效值．
粤教版高中物理选修3-22.3表征交变电流的物理量名师公开课省级获奖课件课件(30张)
知识梳理 一、周期和频率 一次周期性变化 的时间，用 T 1．周期：交变电流完成__________________ 表示，单位是秒． 次数 ，用 2．频率：交变电流在 1 s 内完成周期性变化的________ f 表示，单位是______ 赫兹 ，符号是 Hz. ____ 1 1 3．二者关系：T＝ 或 f＝ . f T
知识点 2 交变电流平均值的计算及平均值和有效值的应 用对比 1．交变电流平均值的计算 (1)交变电流的平均值与交变电流的方向及所取时间的长短 ΔΦ 均有关， 其数值可根据法拉第电磁感应定律 E＝n Δt 计算．例如， 2 T 对于正弦交变电流，在 0～4 时间内 E ＝πEm；0～T 时间内， E ＝ 0. (2)在交变电流图象中， 图线与横轴(t 轴)所围的面积跟时间的 比值，为交变电流的平均值．
解析：(1)依题意磁通量的变化量 ΔΦ＝BS，线圈转过 90° 的 T 2π π ΔΦ 2NBSω 时间为 Δt＝ ＝ ＝ ，平均感应电动势为 E ＝N ＝ . 4 4ω 2ω Δt π E 2NBSω 平均感应电流为 I ＝ ＝ . R＋r πR＋r NBS 通过电阻 R 的电荷量为 q＝ I ·Δt＝ . R＋r Em (2)线圈中感应电动势的有效值和最大值 Em 的关系是 E＝ 2 NBSω E NBSω ＝ ，电路中电流的有效值为 I＝ ＝ . R＋r 2 2R＋r 2 2 2 N B S ωRπ 2 电阻 R 上产生的焦耳热为 Q＝I RΔt＝ . 4R＋r2 NBS N2B2S2ωRπ 答案：(1) (2) R＋r 4R＋r2
图 2-3-2 A．交变电流的周期为 0.125 s B．交变电流的频率为 8 Hz C．交变电流的有效值为 2 A D．交变电流的最大值为 4 A
【答案】C 1 【解析】 由图可知交变电流的周期 T＝0.250 s， 频率 f＝ ＝4 T Em 20 Hz，故选项 A、B 错误；交变电流的有效值 I＝ ＝ A 2R 2×10 Em 20 ＝ 2 A， 故选项 C 正确； 交变电流的最大值 Im＝ ＝ A＝2 A， 体某一截面的电荷量时，只能用交变电流的平均 E ΔΦ 值，即 q＝ I ·Δt＝ Δt＝n ，这是平均值应用最多的一处． R R 3．有效值的应用 (1)计算与电流热效应有关的量(如功率、热量)要用有效值． (2)交流电表的测量值， 电气设备标注的额定电压、 额定电流， 通常提到的交流电的数值指有效值．
知识点 2 交变电流平均值的计算及平均值和有效值的应 用对比 1．交变电流平均值的计算 (1)交变电流的平均值与交变电流的方向及所取时间的长短 ΔΦ 均有关， 其数值可根据法拉第电磁感应定律 E＝n Δt 计算．例如， 2 T 对于正弦交变电流，在 0～4 时间内 E ＝πEm；0～T 时间内， E ＝ 0. (2)在交变电流图象中， 图线与横轴(t 轴)所围的面积跟时间的 比值，为交变电流的平均值．
解析：(1)依题意磁通量的变化量 ΔΦ＝BS，线圈转过 90° 的 T 2π π ΔΦ 2NBSω 时间为 Δt＝ ＝ ＝ ，平均感应电动势为 E ＝N ＝ . 4 4ω 2ω Δt π E 2NBSω 平均感应电流为 I ＝ ＝ . R＋r πR＋r NBS 通过电阻 R 的电荷量为 q＝ I ·Δt＝ . R＋r Em (2)线圈中感应电动势的有效值和最大值 Em 的关系是 E＝ 2 NBSω E NBSω ＝ ，电路中电流的有效值为 I＝ ＝ . R＋r 2 2R＋r 2 2 2 N B S ωRπ 2 电阻 R 上产生的焦耳热为 Q＝I RΔt＝ . 4R＋r2 NBS N2B2S2ωRπ 答案：(1) (2) R＋r 4R＋r2
图 2-3-2 A．交变电流的周期为 0.125 s B．交变电流的频率为 8 Hz C．交变电流的有效值为 2 A D．交变电流的最大值为 4 A
【答案】C 1 【解析】 由图可知交变电流的周期 T＝0.250 s， 频率 f＝ ＝4 T Em 20 Hz，故选项 A、B 错误；交变电流的有效值 I＝ ＝ A 2R 2×10 Em 20 ＝ 2 A， 故选项 C 正确； 交变电流的最大值 Im＝ ＝ A＝2 A， 体某一截面的电荷量时，只能用交变电流的平均 E ΔΦ 值，即 q＝ I ·Δt＝ Δt＝n ，这是平均值应用最多的一处． R R 3．有效值的应用 (1)计算与电流热效应有关的量(如功率、热量)要用有效值． (2)交流电表的测量值， 电气设备标注的额定电压、 额定电流， 通常提到的交流电的数值指有效值．
新课标粤教版3-2选修三2.2《交变电流的描述》课件
• 教学策略：采用实验探究、问题讨论、案例分析等多种教学方法，引导学生积 极参与课堂活动，激发学生的学习兴趣和探究欲望。同时，注重理论联系实际 ，将交变电流的知识与日常生活和工业生产中的应用相结合，帮助学生更好地 理解和掌握所学知识。
02 交变电流基本概念
交变电流定义及特点
交变电流定义
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。
释放能量。
电容对交变电流阻碍作用研究
容抗
电容对交变电流具有阻碍作用，称为容抗。容抗的大小与电容器 的电容和交变电流的频率成反比。
相位差
电容会使交变电流的电压滞后于电流，造成相位差。相位差的大小 与电容器的电容和交变电流的频率有关。
储能与释能
电容在交变电流中具有储能和释能的作用。当电压增大时，电容储 存能量；当电压减小时，电容释放能量。
05 实际生活中应用案例分析
家庭用电安全常识普及
安全用电原则
讲解安全用电的基本原则，如不使用破损的电线和电器，不乱接 乱拉电线，不用湿手触摸电器等。
安全用电标志识别
介绍常见的安全用电标志，如“禁止合闸”、“禁止用水灭火”等 ，并解释其含义。
家庭用电事故案例分析
通过案例分析，让学生了解家庭用电事故的原因和后果，以及如何 避免类似事故的发生。
确今后的努力方向和目标。
拓展延伸：非正弦式交变电流简介
非正弦式交变电流的产生和特点
介绍非正弦式交变电流的产生原理和特点，如波形不规则、 频率不固定等。
非正弦式交变电流的分析方法
介绍分析非正弦式交变电流的基本方法，如傅里叶级数展 开、频谱分析等。
非正弦式交变电流的应用和前景
介绍非正弦式交变电流在实际应用中的情况和未来可能的发展趋 势，如电力电子技术的应用、新能源发电中的非正弦波形等。
02 交变电流基本概念
交变电流定义及特点
交变电流定义
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。
释放能量。
电容对交变电流阻碍作用研究
容抗
电容对交变电流具有阻碍作用，称为容抗。容抗的大小与电容器 的电容和交变电流的频率成反比。
相位差
电容会使交变电流的电压滞后于电流，造成相位差。相位差的大小 与电容器的电容和交变电流的频率有关。
储能与释能
电容在交变电流中具有储能和释能的作用。当电压增大时，电容储 存能量；当电压减小时，电容释放能量。
05 实际生活中应用案例分析
家庭用电安全常识普及
安全用电原则
讲解安全用电的基本原则，如不使用破损的电线和电器，不乱接 乱拉电线，不用湿手触摸电器等。
安全用电标志识别
介绍常见的安全用电标志，如“禁止合闸”、“禁止用水灭火”等 ，并解释其含义。
家庭用电事故案例分析
通过案例分析，让学生了解家庭用电事故的原因和后果，以及如何 避免类似事故的发生。
确今后的努力方向和目标。
拓展延伸：非正弦式交变电流简介
非正弦式交变电流的产生和特点
介绍非正弦式交变电流的产生原理和特点，如波形不规则、 频率不固定等。
非正弦式交变电流的分析方法
介绍分析非正弦式交变电流的基本方法，如傅里叶级数展 开、频谱分析等。
非正弦式交变电流的应用和前景
介绍非正弦式交变电流在实际应用中的情况和未来可能的发展趋 势，如电力电子技术的应用、新能源发电中的非正弦波形等。
高中物理2.3表征交变电流的物理量课件粤教版选修32
弦规律变化,如图所示.发电机内阻r=5.0 Ω,外电路电阻R=95 Ω.求:
(1)一个周期内线圈发热产生的热量.
(2)线圈从中性面起转动半周的过程中,流过R的电荷量.
第二十二页，共25页。
知识(zhī
shi)链接
案例(àn lì)探
究
技巧(jìqiǎo)
点拨
解析：(1)根据题意
Em=nBSω=nΦmω
电荷量 q=Δt,
即
Δ
q=
+
=
2m
+
代入数据解得
q=2×10-2 C.
答案：(1)0.157 J (2)2×10-2 C
第二十四页，共25页。
Δ
Δ
知识(zhī shi)
链接
案例(àn lì)
探究
技巧(jìqiǎo)
点拨
通过本题的分析过程可以看出,求解热量和电荷量思路不同.
(1)求解热量,按以下思路:
第三节 表征交变电流的物理量
第一页，共25页。
目标
(mùbiāo)导
航
预习(yùxí)
导引
学习目标
重点难点
1.能说出周期和频率的概念.
2.能区分电流的有效值和平均值.
3.会求解交变电流的最大值、瞬时值、有效值、平均
值的相关问题,明确它们的区别.
重点:对交变电流有效值的理解与计算.
难点:正确区分交变电流的有效值、最大值、平均
2
I
正弦半波电流
I=
第八页，共25页。
2
一
知识(zhī shi)
精要
二
电流名称
电流图线
正弦单向脉冲电流
典题例解
有效值
(1)一个周期内线圈发热产生的热量.
(2)线圈从中性面起转动半周的过程中,流过R的电荷量.
第二十二页，共25页。
知识(zhī
shi)链接
案例(àn lì)探
究
技巧(jìqiǎo)
点拨
解析：(1)根据题意
Em=nBSω=nΦmω
电荷量 q=Δt,
即
Δ
q=
+
=
2m
+
代入数据解得
q=2×10-2 C.
答案：(1)0.157 J (2)2×10-2 C
第二十四页，共25页。
Δ
Δ
知识(zhī shi)
链接
案例(àn lì)
探究
技巧(jìqiǎo)
点拨
通过本题的分析过程可以看出,求解热量和电荷量思路不同.
(1)求解热量,按以下思路:
第三节 表征交变电流的物理量
第一页，共25页。
目标
(mùbiāo)导
航
预习(yùxí)
导引
学习目标
重点难点
1.能说出周期和频率的概念.
2.能区分电流的有效值和平均值.
3.会求解交变电流的最大值、瞬时值、有效值、平均
值的相关问题,明确它们的区别.
重点:对交变电流有效值的理解与计算.
难点:正确区分交变电流的有效值、最大值、平均
2
I
正弦半波电流
I=
第八页，共25页。
2
一
知识(zhī shi)
精要
二
电流名称
电流图线
正弦单向脉冲电流
典题例解
有效值
2020-2021学年物理粤教版选修3-2课件：第二章第03节 表征交变电流的物理量 (20张)
5、交流用电设备上所标的额定电压和额定电流是有效 值；交流电压表和交流电流表的示数是有效值；交 变电流的数值在无特别说明时都是指有效值．
6、在计算交变电流通过导体产生的焦耳热、做功的电 功率以及保险丝的熔断电流时，只能用交变电流的 有效值．
【例题2】如图所示是某正弦交变电流的图像，根据 图像求出它的周期、频率和电流的峰值、有效值.
3、特点：交变电流的有效值根据电流的热效应来规定， 与电流的方向无关，但一般与所取时间的长短有关， 在无特别说明时是以一个周期的时间来确定有效值 的．
4、有效值与最大值之间的关系
E
Em 2
0.707 Em
I
Im 2
0.707 Im
U
Um 2
0.707 U m
任何交流电都有有效值，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．
2 2f
T
二、峰值与有效值的物理含义及它的关系：
I= I m
2
U= Um
2
E= Em 2
三、运用等效法计算各种交变电流的有效值。
一遍过P58课时3： 知识点1、知识点2
T2内产生的热量 Q2＝I20R·T2＝I02R2 T，故在一个周期内产生的
热量 Q 交＝Q1＋Q2＝34I20RT.
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：34I20RT＝I2RT，得
I＝
3 2 I0.
一、周期与频率的物理含义及它们的关系：
f 1 T
i/A
10
0 0.05 -10
0.1 0.15 0.2
t/s
解: 它的周期T=0.2 s
频率
2023年新教材高中物理第3章交变电流第2节描述交变电流的物理量课件粤教版选择性必修第二册
2．交变电流有效值的计算
(1)若是正弦式交变电流，可利用交变电流的有效值与峰值间的关系 求解，即 E＝Em2，U＝U2m，I＝ Im2.
(2)若不是正弦式交变电流，则必须根据电流的热效应来求解其有效 值，且时间取一个周期．
(3)求解思路：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 I 或 U 来 表示如 Q＝I2Rt 或 Q＝UR2t，则 I 或 U 为交变电流的相应有效值．
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．(3)线圈在匀 强磁场中转动一周，电动势、电流都按正(余)弦规律变化一次．
峰值和有效值
1．交变电流有效值的定义 (1)交变电流的有效值是根据电流的热效应定义的． (2)等效是指恒定电流和交变电流，在相同的时间内，在相同的电阻 上产生的热量相同． (3)通常所说的交变电流的电压、电流，用电表测量的交变电流的电 压、电流，以及用电器的额定电压、额定电流，还有保险丝的熔断电流， 都是指有效值．
关于交变电流的周期和频率，下列说法中正确的是 ( ) A．正弦式交变电流最大值连续出现两次的时间间隔等于周期 B．1 s内交变电流出现最大值的次数等于频率 C．交变电流方向变化的频率为交变电流频率的2倍 D．50 Hz的交变电流，其周期等于0.05 s 【答案】C
【解析】根据周期的定义知 A、B 错误．因为在一个周期的时间内， 交变电流会出现正向和负向最大值各一次，但相邻两个峰值的时间间隔 为半个周期．交变电流在一个周期内方向改变两次，即方向变化的频率 为交变电流频率的 2 倍，C 正确．由 T＝1f＝510 s＝0.02 s 知，D 错误．
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A.电压表 的示数为 220 V B.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 W D.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为 24.2 J
图4
解析 电压表示数为灯泡两端电压的有效值，由题图知电动势的最大值 Em＝220 2 V，
有效值 E＝220 V，灯泡两端电压 U＝RR＋Er＝209 V，A 错； 由题图甲知 T＝0.02 s，一个周期内电流方向变化两次，可知 1 s 内电流方向变化 100 次，
ΔΦ 1. n Δt
2. I2Rt
一、周期和频率
1. 周期性变化
2. 周期性变化的次数 赫兹
赫
3. 变化快慢
1 f
二、峰值和有效值
1. 最大 Em Im Um 2. 热效应 相同阻值 相同时间 3.额定电压 额定电流 交流电流表 交流电压表
热量
学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测
例 3 如图 5 所示是一交变电流随时间变化的图象，求此交变电流的有效值.
图5 解析 设该交变电流的有效值为 I′，直流电的电流强度为 I，让该交变电流和直流 电分别通过同一电阻(阻值为 R)，在一个周期(T＝0.2 s)内，该交变电流产生的热量：
Q′＝ I21Rt1＋ I22Rt2 ＝(4 2)2R×0.1＋(－3 2)2R×0.1＝5R
B 错； 灯泡的实际功率 P＝UR2＝290592 W＝459.8 W，C 错； 电流 的有效值 I＝R＋ E r＝ 2.2 A， 发 电机线圈内 阻每秒钟产生 的焦耳热为 Qr＝ I2rt＝ 2.22×5×1 J＝24.2 J.D 对.
学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测
三、非正弦式交变电流有效值的计算
答案 (1)Q＝I21Rt1＋I22Rt2＝42×1×0.5 J＋22×1×0.5 J＝10 J
(2)由 Q＝I2Rt 得 I＝
RQt＝
10 1×1
A＝
10 A
图2
2.某交流电压瞬时值表达式 u＝6 2sin (100πt) V，把标有“6 V,2 W”的小灯泡接在此电源
上会不会被烧坏？把标有 6 V 的电容器接在此电源上会不会被击穿？
πn
角速度与转速的关系：ω＝ 2πn (n 单位为 r/s)或 ω＝__3__0____(n 单位为 r/min).
4.我国电网中交变电流的周期是 0.02 s，频率是 50 Hz.
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二、交变电流的峰值和有效值
1.图 2 是通过一个 R＝1 Ω 的电阻的电流 i 随时间变化的曲线.这个电流不是恒定电流. (1)怎样计算 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 1 s 内产生同样的热， 这个电流是多大？
(2)非正弦式交变电流：只能根据电流的 热效应 计算.计算时要注意三同：“相同电阻 ”
上、“相同时间”内、产生“相同 热量 ”.计算时，“相同时间”一般取 一个周期 .
4.平均值的应用
E
算通过导体某一截面的电荷量时，只能用交变电流的平均值，即 __n_Δ_R_Φ__，这是平均值应用最多的一处.
q＝ I
在一个周期内直流电通过该电阻产生的热量 Q＝ I2RT＝ 0.2I2R. 由 Q＝Q′得，0.2I2R＝5R，解得 I＝5 A，即此交变电流的有效值 I′＝I＝5 A 答案 5 A
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四、有效值、瞬时值、平均值的区别应用
例 4 在水平方向的匀强磁场中，有一正方形闭合线圈绕垂直磁感线的轴匀速转动，已知 线圈的匝数为 n＝100 匝，边长为 20 cm，电阻为 10 Ω，转动频率 f＝50 Hz，磁场的磁感 应强度为 0.5 T，求： (1)外力驱动线圈转动的功率. (2)转至线圈平面与中性面的夹角为 30°时，线圈产生的感应电动势及感应电流的大小. (3)线圈由中性面转至与中性面成 30°夹角的过程中，通过线圈横截面的电荷量.
有效值
最大值6Vຫໍສະໝຸດ 耐压值 （最大值）不会烧坏
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[要点提炼]
1.峰值：也叫最大值，它是所有瞬时值中的最大值.
(1)当线圈平面跟磁感线平行时，交流电动势最大，Em＝ nBSω (转轴垂直于磁感线). (2)电容器接在交流电路中，交变电压的最大值不能超过电容器的 耐压 值.
·Δt＝ R
Δt＝
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一、对描述交变电流物理量的认识
例 1 （单选）一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图 3 所示，由图可知
× A.该交流电的电压的有效值为 100 V
B.该交流电的频率为 25 Hz
√ × C.该交流电压瞬时值的表达式为 u＝100sin 25t V × D.并联在该电压两端的电压表指针不停摆动
2.有效值的应用
(1)计算与电流热效应有关的量(如功率、热量)要用 有效 值.
(2)交流电表的测量值，电气设备标注的额定电压、额定电流，通常提到的交流电的数值指
_有___效___值.
3.有效值的计算
Em
Um
Im
(1)正弦式交变电流：根据 E＝____2___、U＝____2___、I＝____2____计算其有效值.
高中物理·选修3-2·粤教版
第二章 交变电流
学案2 表征交变电流的物理量
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峰值的关系，会进行有效值的计算.
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一、交变电流周期和频率
如图 1 所示，这个交变电流的周期是多少？频率是多少？
答案 周期 T＝0.02 s；频率 f＝50 Hz.
图1 [要点提炼] 1.交流电变化越快，则周期越 短 ，频率越 大 .
2π 2.角速度与周期的关系：ω＝____T______. 3.转速(n)：线圈单位时间(1 s 或 1 min)转过的 圈数 ，单位是 r/s或 r/min.
图3
(B )
u＝100sin (50πt) V
最大值 有效值
f =25HZ
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二、正弦式交变电流有效值的计算
例 2 （单选）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 4 甲所示.已
知发电机线圈内阻为 5.0 Ω，外接一只电阻为 95.0 Ω 的灯泡，如图乙所示，则 ( D )
图4
解析 电压表示数为灯泡两端电压的有效值，由题图知电动势的最大值 Em＝220 2 V，
有效值 E＝220 V，灯泡两端电压 U＝RR＋Er＝209 V，A 错； 由题图甲知 T＝0.02 s，一个周期内电流方向变化两次，可知 1 s 内电流方向变化 100 次，
ΔΦ 1. n Δt
2. I2Rt
一、周期和频率
1. 周期性变化
2. 周期性变化的次数 赫兹
赫
3. 变化快慢
1 f
二、峰值和有效值
1. 最大 Em Im Um 2. 热效应 相同阻值 相同时间 3.额定电压 额定电流 交流电流表 交流电压表
热量
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例 3 如图 5 所示是一交变电流随时间变化的图象，求此交变电流的有效值.
图5 解析 设该交变电流的有效值为 I′，直流电的电流强度为 I，让该交变电流和直流 电分别通过同一电阻(阻值为 R)，在一个周期(T＝0.2 s)内，该交变电流产生的热量：
Q′＝ I21Rt1＋ I22Rt2 ＝(4 2)2R×0.1＋(－3 2)2R×0.1＝5R
B 错； 灯泡的实际功率 P＝UR2＝290592 W＝459.8 W，C 错； 电流 的有效值 I＝R＋ E r＝ 2.2 A， 发 电机线圈内 阻每秒钟产生 的焦耳热为 Qr＝ I2rt＝ 2.22×5×1 J＝24.2 J.D 对.
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三、非正弦式交变电流有效值的计算
答案 (1)Q＝I21Rt1＋I22Rt2＝42×1×0.5 J＋22×1×0.5 J＝10 J
(2)由 Q＝I2Rt 得 I＝
RQt＝
10 1×1
A＝
10 A
图2
2.某交流电压瞬时值表达式 u＝6 2sin (100πt) V，把标有“6 V,2 W”的小灯泡接在此电源
上会不会被烧坏？把标有 6 V 的电容器接在此电源上会不会被击穿？
πn
角速度与转速的关系：ω＝ 2πn (n 单位为 r/s)或 ω＝__3__0____(n 单位为 r/min).
4.我国电网中交变电流的周期是 0.02 s，频率是 50 Hz.
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二、交变电流的峰值和有效值
1.图 2 是通过一个 R＝1 Ω 的电阻的电流 i 随时间变化的曲线.这个电流不是恒定电流. (1)怎样计算 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 1 s 内产生同样的热， 这个电流是多大？
(2)非正弦式交变电流：只能根据电流的 热效应 计算.计算时要注意三同：“相同电阻 ”
上、“相同时间”内、产生“相同 热量 ”.计算时，“相同时间”一般取 一个周期 .
4.平均值的应用
E
算通过导体某一截面的电荷量时，只能用交变电流的平均值，即 __n_Δ_R_Φ__，这是平均值应用最多的一处.
q＝ I
在一个周期内直流电通过该电阻产生的热量 Q＝ I2RT＝ 0.2I2R. 由 Q＝Q′得，0.2I2R＝5R，解得 I＝5 A，即此交变电流的有效值 I′＝I＝5 A 答案 5 A
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四、有效值、瞬时值、平均值的区别应用
例 4 在水平方向的匀强磁场中，有一正方形闭合线圈绕垂直磁感线的轴匀速转动，已知 线圈的匝数为 n＝100 匝，边长为 20 cm，电阻为 10 Ω，转动频率 f＝50 Hz，磁场的磁感 应强度为 0.5 T，求： (1)外力驱动线圈转动的功率. (2)转至线圈平面与中性面的夹角为 30°时，线圈产生的感应电动势及感应电流的大小. (3)线圈由中性面转至与中性面成 30°夹角的过程中，通过线圈横截面的电荷量.
有效值
最大值6Vຫໍສະໝຸດ 耐压值 （最大值）不会烧坏
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[要点提炼]
1.峰值：也叫最大值，它是所有瞬时值中的最大值.
(1)当线圈平面跟磁感线平行时，交流电动势最大，Em＝ nBSω (转轴垂直于磁感线). (2)电容器接在交流电路中，交变电压的最大值不能超过电容器的 耐压 值.
·Δt＝ R
Δt＝
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一、对描述交变电流物理量的认识
例 1 （单选）一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图 3 所示，由图可知
× A.该交流电的电压的有效值为 100 V
B.该交流电的频率为 25 Hz
√ × C.该交流电压瞬时值的表达式为 u＝100sin 25t V × D.并联在该电压两端的电压表指针不停摆动
2.有效值的应用
(1)计算与电流热效应有关的量(如功率、热量)要用 有效 值.
(2)交流电表的测量值，电气设备标注的额定电压、额定电流，通常提到的交流电的数值指
_有___效___值.
3.有效值的计算
Em
Um
Im
(1)正弦式交变电流：根据 E＝____2___、U＝____2___、I＝____2____计算其有效值.
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第二章 交变电流
学案2 表征交变电流的物理量
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峰值的关系，会进行有效值的计算.
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一、交变电流周期和频率
如图 1 所示，这个交变电流的周期是多少？频率是多少？
答案 周期 T＝0.02 s；频率 f＝50 Hz.
图1 [要点提炼] 1.交流电变化越快，则周期越 短 ，频率越 大 .
2π 2.角速度与周期的关系：ω＝____T______. 3.转速(n)：线圈单位时间(1 s 或 1 min)转过的 圈数 ，单位是 r/s或 r/min.
图3
(B )
u＝100sin (50πt) V
最大值 有效值
f =25HZ
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二、正弦式交变电流有效值的计算
例 2 （单选）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 4 甲所示.已
知发电机线圈内阻为 5.0 Ω，外接一只电阻为 95.0 Ω 的灯泡，如图乙所示，则 ( D )