18、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 =。
第一讲 交变电流的描述
D
6、(双)在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈， 面积为S，匝数为N，内阻为r，绕垂直磁感线的对称轴OO′ 以角速度ω匀速转动，从图示位置转90°的过程中，下列
说法正确的是(
πNBS A．通过电阻 R 的电量 Q＝ 2 2R＋r NBS B．通过电阻 R 的电量 Q＝ R＋r
) BC
N2B2S2ω2 C．外力做功平均功率 P＝ 2R＋r 有效值 D． 从图示位置开始计时， 则感应电动势随时间变化 的规律为 e＝NBSωsin ωt
2.其它交流电有效值的计算(利用热效应相等)
8、下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。此时接在电热丝两端的 交流电压表的读数为 A.110V B.156V C.220V D.311V
B
P
U/V
U
V
311
0 1 2 3 4 5 t/10-2s 解：从u-t图象看出，每个周期的前半周期是正弦图形，其 有效值为220V；后半周期电压为零。根据有效值的定义，
D
A. T1时刻通过线圈的磁通量为零； B. T2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大； C. T3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大； D. 每当e变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值 都为最大。
0
2、(双)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0.01S B.最大值是311V C.有效值是220V D.表达式为U=220sin100πt（V）
D
5、(单)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5Ω，则外 接一只电阻为95Ω的灯泡，如图乙所示，则 （ ） A.电压表v的示数为220v 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484w D.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2J
高中物理 交变电流的描述
D、线圈每转动一周，感应电动势和 感应电流的方向都要改变两次
4、影响产生交变感应电动势大小的 因素可能是
A、线圈的面积
B、线圈的转速
C、磁场的磁感应强度 D、线圈的电阻
如图所示，在磁感应强度B=0.2T的匀强磁场
中 ， 矩 形 线 圈 abcd绕 垂 直 于 磁 场 方 向 的 轴 OO′以50r/s的转速转动.线圈共有50匝，且
ab=dc=0.4m，bc=ad=0.2m，电阻r=4Ω，与电
阻R=21Ω构成闭合电路.开始时，线圈平面与
中性面重合，求：
（1）在开始转动后的1/200s内，通过线圈导 线横截面的电量；
（2）线圈每转一周，外力所做的功；
小 一、线圈在磁场中周期性作 结 切割磁感线运动，产生交变
电流。线圈每经过一次中性 面，感生电流的方向就改变 一次，线圈每转动一周，感 应电流的方向改变两次。
交变电流的描述
交流电动机的基本结构
N
电枢
S
磁极
中性面
V // B
最 大
= 0
（一）交变电流的方向
结论：线圈每经过一次中 性面，感应电流的方向就 改变一次，线圈每转动一 周，感应电流的方向改变 两次。
（1）在中性面位置
N V e=0
d(c) a(b)
V
S
（2）转过 位置 e=2BLVsin wt
t
SS
NN
e
+
o
t
SS
N
e
+
o
t
SS
NN
e
+
o
t
SS
高中物理精品课件：交变电流的描述
向b时，电流方向为正．则下列四幅图中正确的是 ( D )
解析：该题考查交变电流的产生过程．t＝0 时刻，根据题图乙表示的转动方向，由右手定则知，此时 ad 中电流
方向由 a 到 d，线圈中电流方向为 a→d→c→b→a，与规定的电流正方向相反，电流为负值．又因为此时 ad、bc
2
物理量
瞬时值
物理含义
交变电流某一时刻的值
重要关系
e＝Emsin ωt
u＝Umsin ωt
i＝Imsin ωt
最大值
最大的瞬时值
Em＝NBSω
Im
Em
R r
对正(余)弦交流电
有效值
跟交变电流的热效应
等效的恒定电流的值
E
2Em
U
2U m
I
2I m
Δφ
E
交变电流图象中图线与时间
E
N
2
2
m
2
T
Im
产生的热量 Q2 R
2
2
Q交=Q1+Q2
Q交=I′2RT代入数据，解得
I 2.5 3A 4.33A 电流表读数为4.33A。
峰值是多少?
解析:
灯泡正常工作时，通过灯丝电流的有效值
P
40
2
I
A
U
200
11
电流的峰值
Im
2 2
2I
0.26A
11
2、有一个电热器，工作时的电阻为50Ω，接在电压为u＝Umsinωt的交流电
源上，其中Um＝311V，ω＝100πs-1。该电热器消耗的功率是多大?
交变电流_精品文档
交变电流交变电流是指电流随时间变化而反复改变方向的电流。
在交流电路中，电流的方向会以固定的频率改变，这个频率通常是以赫兹（Hz）为单位来表示，也就是每秒钟的周期数。
交变电流是电力系统中最常见的电流形式之一，其在工业和家庭用电方面都得到了广泛的应用。
交变电流的产生主要是通过交流电源来实现的。
交流电源通常由发电厂提供，通过输电线路将电能送至各个家庭和工业设施。
当交流电源供电时，电荷会来回移动，并且随着时间的改变而改变方向，从而形成了交变电流。
与之相对应的是直流电流，它是指电流方向保持不变的电流形式。
交变电流的特点是它的方向和大小会随着时间的改变而不断变化。
它的波形通常是一个正弦曲线，通过周期性的变化来描述电流的变化规律。
在一个完整的周期内，电流会先达到最大值，然后逐渐减小至零，再反向增大到负的最大值，最后再次回到零。
这个变化的过程会不断重复。
交变电流的频率是指电流方向变化的速度，单位是赫兹。
在电力系统中，常见的频率是50赫兹和60赫兹，分别对应每秒钟50次和60次的方向变化。
在不同地区使用的电力系统中，频率可以有所不同。
交变电流的应用广泛。
在家庭用电方面，我们常用的交流电就是通过电网供应的。
家庭中的电器设备如电视、冰箱、洗衣机等都是使用交变电流工作的。
而在工业领域，交变电流同样得到了广泛应用。
比如通过电动机将电能转化为机械能、通过变压器进行电能的传输和变压、通过电炉加热等都是利用了交变电流的特性。
在交流电路中，我们需要对交变电流的性质进行研究和分析。
其中一个重要的参数是交变电流的幅值，即电流在一个周期内的最大值。
通过了解电流的幅值，我们可以更好地设计电路和选择合适的电器设备。
此外，交变电流还具有频率、相位等特性，这些特性对于电路的稳定性和性能也具有重要影响。
因此，对于交变电流的研究和应用具有重要的意义。
它不仅应用广泛，还是电力系统的基础。
通过对交变电流的认识和理解，我们可以更好地利用电能，提高电力系统的效率和安全性。
交变电流的描述 课件 -高二物理人教版(2019)选择性必修第二册
（ ×）
（4）交变电流的有效值总是小于峰值。（
（5）交变电流的峰值为有效值的 2 倍。（
）
√
）
×
课堂练习
2.关于交变电流的周期和频率,下列说法中正确的是(AC)
A．交变电流最大值连续出现两次的时间间隔等于周期的
一半
B．1 s内交变电流出现最大值的次数等于频率
角速度ω=100πrad/s，在1s内电流的方向变化100次
分析线圈的转动
e Em sin t
i I m sin t
u U m sin t
分析讨论
交变电流的电压随时间的变化图像如图所示，这个交变电
流的周期是多少？频率是多少？
二、峰值和有效值
1.有效值：让交流电和恒定电流通过同样的电阻，如果它们在相
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
人教版2019版选择性必修第二册
第三章 交变电流
3.2 交变电流的描述
一、周期和频率
周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间，叫作它的周期，
通常用T表示，单位是秒。
频率：交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数。频率通常用f
表示，单位是赫兹。
1
f
T
1
T
f
T
2Leabharlann f 2
我国生产和生活所用交流电：周期 T=0.02s，频率f=50Hz
这个电流不是恒定电流。
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？
高中物理《交变电流》知识梳理
Rr
思考:线圈处于中性面及与中性面垂直的位置时,各物理量有什么特点?
剖析:线圈处于中性面即线圈平面垂直于磁场时,Φ最大, Φ =0,e=0,i=0,电
t
流方向将发生变化,一个周期内线圈中电流的方向改变两次;线圈处于与
中性面垂直的位置即线圈平面平行于磁场时,Φ=0, Φ 、e、i最大,电流出
222
6)平均值: E =n Φ ,I = E 。
t R
3.交变电流相关物理量的表达式及其图像
线圈在中性面位置开始计时
磁通量
函数表达式 Φ=Φm cos ωt=BS cos ωt
图像
电动势
e=Em sin ωt=nBSω sin ωt
电压 电流
u=Um sin ωt = REm sin ωt
Rr
高考 物理
课标专用
《交变电流》知识梳理
基础篇
考点一 交变电流的产生及描述
一、交变电流 1.交变电流的概念:电流和电压随时间做周期性的变化,这样的电流叫作 交变电流,简称交流。 2.几种常见的交流电
二、正弦式交变电流 1.产生:线圈绕垂直于匀强磁场方向的轴匀速转动。 2.描述交变电流的物理量 1)周期(T):交变电流完成一次周期性变化所需要的时间。 2)频率(f):交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数。 3)瞬时值:交变电流某一时刻的值,是时间的函数。如电流的瞬时值i=Im sin ωt。 4)峰值:交变电流(电流、电压或电动势)所能达到的最大的值,也叫最大值。 5)有效值:跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值。对正弦式交变电 流,其有效值和峰值的关系为:E= Em ,U=Um ,I= Im 。
A.电流表A1示数减小 B.电流表A2示数增大 C.原线圈输入功率先增大后减小 D.定值电阻R消耗的功率先减小后增大
高中物理交变电流的描述学习要点
高中物理交变电流的描述学习要点在交变电流的描述这一章当中，我们学习的时候要掌握住以下要点：第一、周期和频率所谓的交变电流，它是相对于直流电来说的，在高中物理必修第三册我们讲到直流电的大小和方向都不随时间变化，我们把这样的电流叫做稳恒直流，而交变电流，它的大小和方向都随时间做周期性的变化，我们把这样的电流叫做交变电流，简称交流电。
目前从交流电产生的原因来看，它主要是由于线圈在磁场当中的转动快慢所引起的，它的周期和频率与交流电完成一次周期性的变化时间有关。
线圈转动一周所需要的时间，我们把它称为周期，周期的倒数就是频率，我们目前所用的交流电是线圈每0.02秒转动一周，所以它的周期就是0.02秒，频率是50赫兹，有这两个已知条件，我们可以得出线圈在磁场中转动的角速度，等于100π弧度每秒，电流方向的变化为一秒钟变换100次，因为它在一个周期内交变电流的方向发生两次变化。
第二、交变电流的四值首先我们看交变电流它的峰值也就是最大值，这个峰值就是在线圈面和磁场平行的那一瞬间，切割速度最大，所以它的峰值最大。
第二个就是交变电脑的瞬时值，这个数值它反映的是不同时刻交流电的大小和方向，他跟线圈平面和磁感应强度之间的夹角有关系。
我们需要把这个切割速度分解为平行磁感应强度方向的速度和垂直磁感应强度方向的速度，按照这个垂直磁感线的速度来计算，就会得到他的瞬时值表达式。
第三个就是交变电流的有效值，他是描述交变电流做功或热效应的物理量。
我们可以利用一个恒定的电流和这个交变电流接入相同的电路，在相同的时间如果它们发热相同，我们就说，这个交变电流的有效值等于这个恒定电流的值。
其实它的有效值是按照电流的热效应进行换算得来的。
第四个就是交变电流的平均值。
交变电流的平均值是按照它的磁通量的变化率来得出的，利用这个平均值，我们可以算出它的平均电流，利用平均电流，我们就可以计算电路单位时间内通过横截面的电荷量。
具体的以上这四个值之间的关系，我们可以通过下边这一张表格来说明情况。
交变电流的描述_课件
交流电有效值的计算
一个电容器，当它的两个极板间的电压超过10V时，其间的电介质就可能被 破坏而不再绝缘，这个现象叫做电介质的击穿，这个电压叫做这个电容器的 耐压值。能否把这个电容器接在交流电压是10V的电路两端？为什么？
不能把这个电容器接在交流电压是10V的电路两端。 因为，这里的10V电压是指交流电压的有效值，在电压变化过程中的 最大值大于10V，超过了电容器的耐压值，电容器会被击穿
最大值
最大的瞬时值
有效值 平均值
跟交变电流的热效应等 效的恒定电流值
交变电流图象中图线与时间 轴所夹面积与时间的比值
电动势
适用情况
交变电流图象中图线与时间 轴所夹面积与时间的比值
确定电容器的耐压值
①计算与电流热效应相关的量 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 计算通过电路截面的电量
故
正弦交流电的有效值
正弦交变电流的最大值为有效值的 倍
只适用于求正弦或余弦交变电流的有效值
正弦交流电有效值的计算
我国市电用的交变电流为e=311sin100πt，求这种交变电流的有效值。
有效值为：
正弦交流电有效值的计算
一个灯泡，上面写着“220V 40W”。当它正常工作时，通过灯丝电流的峰 值是多少？
具有运用类比、迁移的科学方法分析新问题的意识和能力
教学重点
周期、频率的概念 有效值的概念和计算
教学难点
有效值的概念和计算
知识回顾
什么叫交变电流？什么叫正弦式交变电流？ 大小和方向随时间作周期性变化的电流叫做交变电流；简称交流电 按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流
正弦式交变电流的电动势瞬时值表达式是什么？电动势的最大值是什么？
2024高考物理一轮复习--交变电流的产生和描述
交变电流一、交变电流的产生规律1．正弦式交变电流的产生(1)线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。
(2)两个特殊位置的特点：①线圈平面与中性面重合时，S ①B ，Φ最大，ΔΦΔt ＝0，e ＝0，i ＝0，电流方向将发生改变。
①线圈平面与中性面垂直时，S ①B ，Φ＝0，ΔΦΔt 最大，e 最大，i 最大，电流方向不改变。
(3)电流方向的改变：线圈通过中性面时，电流方向发生改变，一个周期内线圈两次通过中性面，因此电流的方向改变两次。
(4)交变电动势的最大值E m ＝nBSω，与转轴位置无关，与线圈形状无关。
2．产生正弦交流电的四种其他方式 (1)线圈不动，匀强磁场匀速转动。
(2)导体棒在匀强磁场中做简谐运动。
(3)线圈不动，磁场按正弦规律变化。
(4)在匀强磁场中导体棒的长度与时间成正弦规律变化。
3．交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)4．书写交变电流瞬时值表达式的步骤(1)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图像读出或由公式E m ＝nωBS 求出相应峰值。
(2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式。
①线圈从中性面位置开始计时，则i －t 图像为正弦函数图像，函数表达式为i ＝I m sin ωt 。
①线圈从垂直于中性面的位置开始计时，则i －t 图像为余弦函数图像，函数表达式为i ＝I m cos ωt 。
二、交变电流有效值的求解方法1．有效值的规定交变电流、恒定电流I 直分别通过同一电阻R ，在交流电的一个周期内产生的焦耳热分别为Q 交、Q 直，若Q 交＝Q 直，则交变电流的有效值I ＝I 直(直流有效值也可以这样算)． 2．有效值的理解(1)交流电流表、交流电压表的示数是指有效值；(2)用电器铭牌上标的值(如额定电压、额定功率等)指的均是有效值； (3)计算热量、电功率及保险丝的熔断电流指的是有效值； (4)没有特别加以说明的，是指有效值；(5)“交流的最大值是有效值的2倍”仅适用于正(余)弦式交变电流． 3．有效值的计算(1)计算有效值时要根据电流的热效应，抓住“三同”：“相同时间(周期整数倍)”内“相同电阻”上产生“相同热量”，列式求解．(2)分段计算电热求和得出一个周期内产生的总热量． (3)利用两个公式Q ＝I 2Rt和Q ＝U 2Rt 可分别求得电流有效值和电压有效值．(4)若图象部分是正弦(或余弦)式交变电流，其中的14周期(必须是从零至最大值或从最大值至零)和12周期部分可直接应用正弦式交变电流有效值与最大值间的关系I ＝I m 2、U ＝U m2求解．4．几种典型交变电流的有效值三、交变电流“四值”的理解和计算交变电流“四值”的比较四、针对练习1、如图所示，一矩形线圈的面积为S ，匝数为N ，电阻为r ，处于磁感应强度大小为B 的水平匀强磁场中，绕垂直磁场的水平轴OO ′以角速度ω匀速运动。
交变电流的描述
交变电流的描述
随着我国经济的发展，电力需求量也在不断地增加，因此变电流的学习成为了重要的电力科学的一个分支。
变电流是指在电力系统中，变压器的高低压侧之间电流的变化。
变电流是因变压器的高低压侧的变化而引起的，它可以用于将电力从一个情况转换为另一个情况，为电力系统提供从高压运输到低压分配的有效途经。
变电流包括三种不同状态：直流电流、交流电流和脉冲电流。
直流电流是指电压和电流保持不变的电流，它具有恒定的电压和电流。
交流电流是指周期性变化的电场，它具有不断变化的电压和电流，它是最常见的变电流的一种。
脉冲电流是指周期性变化的电场，其中电压和电流急剧变化，但是随后又回到了原始值。
因此，在脉冲变电流中，电压和电流都会在一个比较短的时间内迅速变化，然后再恢复原来的值。
变电流可以用来进行低压分配，它可以将电源变压器中的低压传输到客户使用的低压电线中。
这种情况下，变电流可以将较高的电压降低到客户使用的低压电压，从而提高系统的使用效率。
它还可以帮助降低发电厂的成本，以及它的安全性和可靠性。
总之，变电流可以用来改变电场环境、调整电压和电流，从而降低损耗和线路压力，提高系统的安全性和可靠性，以及改善电力系统的效果。
因此，变电流的研究变得越来越重要，为我们的发展带来了极大的方便。
交变电流的产生及描述
4、矩形线圈在匀强磁场中绕着垂直磁感线方 向的轴匀速转动，当线圈垂直中性面时，下列 说法中正确的是（ ） B Ａ、穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电 动势最大． Ｂ、穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应 电动势最大． Ｃ、穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电 动势等于零． Ｄ、穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应 电动势等于零．
当e=31.4V时，则有31.4=62.8 sinωt解得 θ=ωt=300或1500
三、表征交变电流的物理量
1、描述交变电流变化快慢的物理量
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．
1 T f
（1）线圈经过中性面时，穿过线圈的 磁通量最大，但磁通量的变化率为零 （ ab和cd边都不切割磁感线），线圈中 的电动势为零．
（2）线圈经过中性面时，电流将改变 方向，线圈转动一周，两次经过中性面， 电流方向改变两次．
项固与练习
１、交变电流： 和 都随时间做 的交流电叫做交变电流．电压和电流随时间按 变化的交流电叫正弦交流电．
（2）电流按正弦规律变化
i I m sin t
U m sin t
（3）电路上的电压按正弦规律变化 u
电流 i I m sin t
通过电阻R 时：
u iR，U m I m R.
2、交流电的图像
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
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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
交变电流的描述+示范教案
3.2 交变电流的描述教学目标1.知道交变电流周期、频率的含义及二者之间的关系；知道峰值和有效值的含义及二者之间的关系。
2. 能结合交变电流的公式和图像识别周期（频率）、峰值。
会用周期（频率）、峰值等物理量通过函数表达式和图像来描述交变电流。
3.经历根据电流的热效应推导交变电流有效值的过程，体会“等效”的科学方法。
4.了解我国家庭电路的频率和电压的有效值。
知道家用电器的电压与电流的额定值是有效值。
教学重难点教学重点交变电流的有效值和用公式和图像描述正弦式交变电流。
教学难点交变电流有效值的概念。
教学准备多媒体设备教学过程新课引入正弦式交变电流的大小和方向都随时间发生周期性变化，那么我们如何描述这种电流的变化特征呢？讲授新课一、周期和频率学生阅读教材，教师提问：1.什么叫周期？用什么表示？单位是什么？学生回答：交变电流完成一次周期性变化所需的时间，用T表示，单位是秒(s)。
2.正弦式交变电流瞬时电压的公式描述典题剖析例1．如图所示是一交变电流的i-t图像，则该交变电流的有效值为( )A．4 A B．2 2 A C．83A D．2303A答案：D解析：根据交变电流有效值的定义可得：I2RT＝I21Rt1＋I22Rt2，I2R×3×10-2＝⎝⎛⎭⎫422R×10-2＋42R×2×10-2，解得I＝2303A，D正确。
例2．在水平方向的匀强磁场中，有一个正方形闭合线圈绕垂直于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)当线圈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60°角的过程中，通过导线横截面的电荷量。
解析：(1)线圈中产生的感应电动势的最大值为 E m ＝NBSω＝100×0.5×(0.2)2×2π×50 V ＝628 V 感应电动势的有效值为E ＝E m2＝314 2 V 外力驱动线圈转动的功率与线圈中交变电流的功率相等， 即P 外＝E 2R ＝(3142)210W ＝1.97×104 W 。
3.2 交变电流的描述
三、交变电流的平均值
平均电动势： 1.S⊥B开始转90度 2.S⊥B开始转180度
3.S⊥B开始转360度
E nBS
n BS
2 nBS
t
2
E n2BS t
n2BS
2
nBS
E 0
如何求平均电动势？
4.S∥B开始转180度
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
E 0
三、交变电流的平均值
1. 平均电动势： 2. 平均电流： 计算流过某一截面电荷量 用平均值 3. 经过导体某截面电荷量：
第三章 交变电流 第2节 交变电流的描述
知识回顾
1.交变电流： 大小和方向随时间作周期性变化的电流;简称交流。
2.正弦交流电的产生
当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时， 与线圈形状和
线圈中产生的交流是随时间按正弦规律变化的。
位置无关
3．中性面： 跟磁感线垂直的平面叫做中性面
这一位置穿过线圈的磁通量最大，但线圈的磁通量变 化率为零，线圈中无感应电动势。
3. 转速n: 单位时间内完成周期性变化的次数
n f
4. 线圈在磁场中转动的角速度ω ：（单位 ：rad/s ）
t
2n
二、交变电流的瞬时值和峰值
若从中性面开始计时
瞬时值
e ＝ Em sin ωt i ＝ Im sin ωt u ＝ Um sin ωt
最大值 （峰值）
1.瞬时值： 用 e , i , u 表示
四、交变电流的有效值
1.物理意义： 描述交流电做功和热效应的物理量 求热量用什么值计算？
2. 定义：将一交流电与一恒定电流通过相同的电阻，如果相同时间内（交流电
的一个周期）产生的热量相等，这个恒定电流的电流 I 与电压U 叫作这个交变电
交变电流的描述(高中物理教学课件)完整版7
T 12
155V
u2 310sin100t 310sin100 0.005 310V
u3 310sin100t 310sin150 155V
二.四个值
2.最大值：交变电流能达到的最大数值（也叫峰 值），用Em，Im，Um表示
m NBS
最大值 I m
m
Rr
U m Im R
注意：
I q It，一般用来求一段时间流过某横
截面的电量
q I t
n t t
t n
R总
R总
R总
二.四个值
注意四个值的区别：
①瞬时值——瞬时值是数值，不是表达式 ②最大值——电容器，二极管耐压值要超过最大 值才能保证正常工作
③有效值——和“功与能”有关，讲到1.功率， 热量；2.保险丝限流值；3.交流安培表、伏特表示 数；4.铭牌标称值；5.家用电压值等均为有效值 ④平均值——一般仅用于求电量
e m sin t 瞬时表达式i Im sin t
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
2Байду номын сангаас
T
02.交变电流的描述 图片区
一.周期与频率
1.周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时
间，叫作它的周期，通常用T表示，单位:秒(s)
2.频率：周期的倒数叫作频率，数值等于交变电
流在单位时间内完成周期性变化的次数。频率通
常用f表示，单位:赫兹(Hz)
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物理科学案 序号18 高二 年级 班 教师 刘冰 学生
第二章
第2节 交变电流的描述
【学习目标】
1、了解交变电流产生的过程，能够写出交变电流的电动势、电流、电压瞬时值表达式；
2、会用图像描述交变电流。
【知识链接】
1、正弦式交变电流的产生：将 置于 中，并绕 的轴做
运动。
2、中性面：
（1）线圈平面与磁场 时的位置。
（2）线圈位于中性面时有哪些特点？
磁通量 ，感应电动势 ，磁通量的变化率 ，感应电流 。
（3）当线圈平面与磁场平行时：
磁通量 ，感应电动势 ，磁通量的变化率 ，感应电流 。
【新知呈现】 一、
用函数表达式描述交变电流
1、 当线圈平面从中性面开始转动：
感应电动势的瞬时值表达式： 感应电流的瞬时值表达式： 外电路电压的瞬时值表达式： 最大感应电动势为：
2、 当线圈平面从垂直于中性面位置开始转动：
（1） 初始位置时，ab 边的线速度v 与磁场B 方向间的夹角： （2） 经过时间t 后，线圈转过的角度：
（3） 此时，ab 边的线速度v 与磁场B 方向间的夹角： （4） 此时，ab 边产生的感应电动势的大小： （5） 此时，整个线圈产生的感应电动势的大小：
（6） 假设线圈匝数为N ，线圈的面积为S ，则线圈产生的感应电动势的大小： （7） 若用m E NBS ω=，则线圈产生的感应电动势的大小： 感应电动势的瞬时值表达式： 感应电流的瞬时值表达式： 外电路电压的瞬时值表达式： 最大感应电动势为：
二、 用图像描述交变电流 1、 当线圈平面从中性面开始转动：（正弦图像）
2、 当线圈平面从垂直于中性面位置开始转动：（余弦图像）
【典例分析】
例1、如图所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，说法正确的是（ ） A 、 线圈每转动一周，指针左右摆动两次 B 、 图示位置为中性面，线圈中无感应电流 C 、 图示位置，ab 边的感应电流方向为b a → D 、 线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零
例2、有一匝数为10匝的正方形线圈，边长为20cm ，线框总电阻为1Ω，线框绕OO '轴以20(/)rad s π的角速度匀速转动，如图所示，垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5T 。
问： （1） 该线框产生的交变电流的电动势最大值、电流最大值分别是多少？ （2） 线框从图示位置转过600
时，感应电动势的瞬时值是多大？ （3） 写出感应电动势随时间变化的瞬时值表达式。
【针对训练】如图所示，矩形线圈边长为20ab cm =，10bc cm =，匝数N=100匝，磁场的磁感应强度B=0.01T 。
当线圈以50/n r s =的转速从图示位置开始逆时针匀速转动时，求： （1） 线圈中交变电动势瞬时值表达式；
（2） 从线圈开始转动起，经0.01s 时感应电动势的瞬时值。
例3、线圈在匀强磁场中匀速转动产生交变电流的图像如图所示，由图像可知：（ ） A 、 在1t 、3t 时刻线圈处于中性面位置 B 、 在2t 、4t 时刻线圈的磁通量为零 C 、 从1t 时刻到4t 时刻线圈转过的角度为
D 、 若从0时刻到4t 时刻经过0.02s ，则在1s 内交流电的方向改变100次 【课后作业】
1、一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，当线圈通过中性面时( )
A ．线圈平面与磁感线方向平行
B ．通过线圈的磁通量达到最大值
C ．通过线圈的磁通量变化率达到最大值
D ．线圈中的电动势达到最大值
2、关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，下列说法中正确的是( )
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 ．线圈每转动一圈，感应电流方向就改变一次
C ．线圈平面经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次
D ．线圈每转动一圈，感应电动势和感应电流方向都要改变一次
3、线圈在磁场中匀速转动产生的交流电的瞬时电动势为e ＝102sin 20πt V ，则下列说法正确的是( )
A ．t ＝0时，线圈平面位于中性面
B ．t ＝0时，穿过线圈的磁通量最大
C ．t ＝0时，导线切割磁感线的有效速度最大
D ．t ＝0.4 s 时，e 达到峰值10 2 V
4、交流发电机在工作时的电动势为e ＝E m sin ωt ，若将其电枢的转速提高1倍，其他条件不变，则其电动势变为
A ．E m sin ωt 2
B ．2E m sin ωt
2
C ．E m sin 2ωt
D ．2
E m sin 2ωt
5、一闭合矩形线圈abcd 绕垂直于磁感线的固定轴OO ′匀速转动，线圈平面位于如图甲所示的匀强磁场中．通过线圈的磁通量Φ随时间t 的变化规律如图乙所示，下列说法正确的是( )
A ．t 1、t 3时刻通过线圈的磁通量变化率最大
B ．t 1、t 3时刻线圈中感应电流方向改变
C ．t 2、t 4时刻线圈中磁通量最大
D ．t 2、t 4时刻线圈中感应电动势最小
7、如图所示，一正方形线圈abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO ′匀速转动．沿着OO ′观察，线圈沿逆时针方向转动．已知匀强磁场的磁感应强度为B ，线圈匝数为n ，边长为l ，电阻为R ，转动的角速度为ω，则当线圈转至图示位置时( )
A ．线圈中感应电流的方向为abcda
B ．线圈中的感应电流为nBl 2ω
R
C ．穿过线圈的磁通量为0
D ．穿过线圈的磁通量的变化率为0
8、如图所示，矩形线圈abcd ，已知ab 为L 1，ad 为L 2，在磁感强度为B 的匀强磁场中绕OO ′轴以角速度ω(从图中位置开始)匀速转动，则线圈中感应电动势的大小为( )
A ．12BL 1L 2ωsin ωt
B ．1
2BL 1L 2cos ωt
C ．BL 1L 2ωsin ωt
D ．BL 1L 2ωcos ωt
9、如图所示，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＝0°时(如图)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( )
10、如图甲所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO ′以恒定的角速度ω转动．当从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈中产生的交变电流按照图乙所示的余弦规律变化，则在t ＝π
2ω
时刻( )
A ．线圈中的电流最大
B ．穿过线圈的磁通量为零
C ．线圈所受的安培力为零
D ．线圈中的电流为零
11、如图所示，矩形线圈abcd 在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P 1和P 2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时( )
A ．线圈绕P 1转动时的电流等于绕P 2转动时的电流
B ．线圈绕P 1转动时的电动势小于绕P 2转动时的电动势
C ．线圈绕P 1和P 2转动时电流的方向相同,都是a →b →c →d
D ．线圈绕P 1转动时cd 边受到的安培力大于绕P 2转动时cd 边受到的安培力
12、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 垂直。
在t=0时刻，线圈平面与纸面重合(如图2所示)，线圈的cd 边离开纸面向外运动。
若规定由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 变化的图线是 (
)。