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(共23张PPT)
交变电流的描述
教学目标
1.知道描述交变电流的物理量有峰值、有效值、瞬时值、平均值、周期、频率，理解它们的物理意义,并会进行计算。
2.利用有效值的定义来求交变电流的有效值。
3.运用公式和图像解决周期、频率、峰值、瞬时值和有效值的相关问题.
1.周期(T)：
交变电流完成一次 变化所需的时间.
2.频率(f )：
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 .
一、周期和频率
周期性
次数
2πf
一交变电流的电压随时间的变化图像如图3.2-1所示，这个交变电流的周期是多少 频率是多少
T=0.02s
f=50Hz
练一练
1.峰值：交变电流的电压、电流能达到的最大数值叫峰值.电容器所能承受的电压要 交流电压的峰值，否则电容器就可能被击穿.
二、峰值和有效值
高于
（教学提纲）3.2交变电流的描述—2020-2021学年【最新版】人教版（2019）高中物理选择性必修二获奖课件（免费下载）
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峰值：Em，Im，Um
Em=nBSω Im=Em/(R+r) Um=ImR
2.有效值：让交变电流与恒定电流分别通过 的电阻，如果在交变电流的一个周期内它们产生的 相等，则此恒定电流的数值叫作交变电流的有效值.
3.在正弦式交变电流中，最大值与有效值之间的关系
二、峰值和有效值
E＝_____＝ Em，U＝_____＝ Um，I＝_____＝ Im
大小相同
热量
0.707
0.707
0.707
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如图是通过一个R=1Ω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）怎样计算通过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内产生同样的热量，这个电流是多大？
等 效
从例题得出：交变电流②与恒定电流①分别通过大小相同的电阻R，在一个周期内(0.5s)它们产生的热量相等，所以图①的电流I=1.67A，为交变电流②的有效值。
①
②
－
R

R
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=
正弦 半波电流　 I=
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正弦 单向脉冲电流 I=
矩形 单向脉冲电流 I= Im
非对称性矩形 脉冲电流 I=
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注意：（1）交流用电器上的额定电压、额定电流都是有效值（2）交流电压表、电流表的示数是有效值（3）求交流电的功、功率和电热时，必须用有效值。保险丝的熔断电流为有效值（4）无特别说明时提到的交变电流的数值是指有效值
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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 A
C. A D. A
解析：D　根据交变电流有效值的定义可得I2RT＝Rt1＋Rt2，即I2R×3×1＝×R×10－2＋42×R×2×10－2，解得I＝ A，D正确。
练一练
2.一只电阻分别通过四种不同形式的电流，电流随时间变化的情况如下列各选项所示，在相同时间内电阻产生热量最多的是（　　）
解析：D　A、B选项中电流均为正弦式交变电流，最大值均为2 A，有效值均为 A，C选项中电流的有效值为1.5 A，D选项中电流的有效值为2 A，D选项中电流的有效值最大，在R、t相同时，由焦耳定律Q＝I2Rt可知，D选项中电阻产生的热量最多，故D正确，A、B、C错误。
练一练
我们可以采用哪些方法形象描述交变电流变化规律？
公式法：
图像法：
（1）交变电流的最大值Im、Em、Um、周期T。
（2）因线圈在中性面时感应电动势、感应电流均为零，磁通量最大，所以可确定线圈位于中性面的时刻。
（3）找出线圈平行于磁感线的时刻。（4）判断线圈中磁通量的变化情况。
（5）分析判断e、i、u随时间的变化规律。
三、正弦式交变电流的公式和图像
如图所示，虚线的左边存在着方向垂直于纸面向里的匀强磁场，右边没有磁场。单匝矩形线圈的对称轴恰与磁场右边界重合，线圈平面与磁场垂直。线圈沿图示方向绕轴以角速度匀速转动（即边先向纸外、边先向纸里转动），规定沿方向为感应电流的正方向。从图示位置开始计时，下列四个图象中能正确表示线圈内感应电流i随时间t变化规律的是（　　）
A．
B．
C．
D．
B
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四、电感器对交变电流的阻碍作用
操作1: 线圈 L 串联灯泡后接到直流电源
操作2: 用导线将线圈 L 短路
现 象 : 灯泡亮度基本不变化。实验说明什么
操作1: 线圈 L 串联灯泡后接到交流电源
操作2: 用导线将线圈 L 短路
现 象 : 灯泡亮度变亮。实验说明什么
结论：电感器对直流电几乎无影响，电感器对交流电有阻碍作用。
L
E
S
A
L
~
u
S
B
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感抗：电感线圈对交变电流的阻碍作用。用字母X L 表示，单位是 欧 ( Ω )。
意义：描述电感器对交变电流的阻碍作用大小的物理量。
L
S
u
通直流，阻交流。
通低频，阻高频。
线圈的自感系数 L
交变电流的频率 f
L 越大，f 越高，XL 越大
XL = 2π L
变流电不断变化，产生的自感电动势，阻碍磁通量变化
操作1: 电容器 C 串联灯泡后接到直流电源
操作2: 用导线将电容器 C 短路
现 象: 灯泡由不亮变为亮。实验说明什么
操作1: 电容器 C 串联灯泡后接到交流电源
操作2: 用导线将电容器 C 短路
现 象: 灯泡都在亮。实验说明什么
图甲： 电容器对直流电作用
C
S
E
图乙： 电容器对交流电作用
C
S
u
结论：直流电不能通过电容器，交流电能“通过”电容器
容抗：电容器对交变电流的阻碍作用。用字母 XC 表示，单位是 欧 ( Ω )。
意义：描述电容器对交变电流的阻碍作用大小的物理量。
C
S
u
电容器的电容 C
交变电流的频率 f
C 越大，f 越高，XC 越小
通交流，隔直流。
通高频，阻低频。
特点：
课堂练习
1.在我国电网中交变电流的周期是0.02s，1s内电流方向发生多少次改变？
2.一个电容器，当它的两个极板间的电压超过10V时，其间的电介质可能被破坏而不再绝缘，这个现象叫电介质的击穿，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时10V的电路两端？为什么？
1s内50个周期，每个周期电流方向改变2次，故1s共改变100次。
不能，交流电压10V是有效值，峰值为14.14V，超过电容器的耐压值，电介质被击穿。
3.一个灯泡，上面写着“220V 40W”.当它正常工作时，通过灯丝电流的峰值时多少？
电流的有效值为
电流的峰值为
4.如图所示是一个正弦式电流的波形图。根据图像求出它的周期、频率、电流的峰值、电流的有效值。
i/A
t/s
0.25
+10
-10
0
0.05
0.1
0.15
0.2
由图像可知
T=0.2s
f=1/T=5Hz
Im=10A
5.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少？
电压的有效值为
电热器消耗的功率为
6.有A、B、C三条导线，它们与大地之间的电压随时间变化的规律如图所示。这三个电压中，哪两个的峰值相同？哪两个的相位相同？它们的周期有什么关系
u
t
A
B
C
A、B峰值相同，B、C相位相同，它们的周期都相同

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