資源簡介

(共32張PPT)
第一節(jié) 交變電流的特點(diǎn)
教學(xué)課件
Teaching Courseware
20XX.XX.XX
第三章 交變電流與遠(yuǎn)距離運(yùn)輸
高中物理魯科版（2019）選擇性必修第二冊(cè)
PART.1
PART.2
PART.3
PART.4
素養(yǎng)目標(biāo)
新課講解
新課導(dǎo)入
經(jīng)典例題
目錄
CONTENTS
PART.2
PART.4
課堂練習(xí)
課堂小結(jié)
素養(yǎng)目標(biāo)
1.[物理觀念]知道什么是直流電、交變電流，并能夠區(qū)分。
2.[物理觀念]知道交變電流的周期、頻率以及它們之間的關(guān)系。
3.[科學(xué)思維]理解交變電流的最大值和有效值，能利用有效值的定義計(jì)算常見交變電流的有效值。
新課導(dǎo)入
直流電源產(chǎn)生直流電流，交流電源產(chǎn)生交變電流。這兩種電流各有什么特點(diǎn) 如何描述交變電流 本節(jié)我們將先通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)兩種電流的特點(diǎn)，然后學(xué)習(xí)描述交變電流特征的物理量。
i
t
O
新課講解
New lesson explanation
新課講解
一、直流電流與交變電流
2.交變電流(AC):　大小和方向 隨時(shí)間做周期性變化的電流,簡稱交流電。
1.直流電流(DC):　方向 不隨時(shí)間變化的電流。
交變電壓隨時(shí)間變化的圖像
3.交變電流經(jīng)過電子電路的處理，能變成直流。
學(xué)生電源能把交流變成直流
充電器能把交流變成低壓直流
新課講解
實(shí)驗(yàn)：通交變電流的燈絲在磁場中的抖動(dòng)
燈絲中的電流方向周期性變化，所受安培力方向周期性變化，所以燈絲在抖動(dòng)。
新課講解
二、交變電流的周期與頻率
1.周期(T)：
交變電流完成 一次周期性變化 所需的時(shí)間。
2.頻率(f)：
交變電流完成周期性變化的次數(shù)與所用時(shí)間之比叫作頻率，數(shù)值等于交變電流在單位時(shí)間內(nèi)完成 周期性變化的次數(shù) 。
3.周期和頻率的關(guān)系：或。
4.不同國家和地區(qū)電的頻率標(biāo)準(zhǔn)不同。
5.正弦式交變電流：電流的大小和方向隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化。
t
i
O
新課講解
6.角速度與周期、頻率、轉(zhuǎn)速的關(guān)系：ω＝___＝ ＝2πn。
7.決定正弦式交變電流周期和頻率大小的因素是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的 。
A
B
D
A
B
D
C
D
C
A
2πf
轉(zhuǎn)速
新課講解
(1)正弦交流電
(2)示波器中的鋸齒波掃描電壓
(3)電子計(jì)算機(jī)中的矩形脈沖
(4)激光通信中的尖脈沖
8.交變電流并不都是按照正弦規(guī)律變化的。電力系統(tǒng)中應(yīng)用的大多是正弦式電流，在電子技術(shù)中也常遇到其他形式的交流，如乙丙丁
新課講解
用示波器觀察幾種交變電流的波形圖
新課講解
三、交變電流的最大值和有效值
(2)應(yīng)用：電容器上標(biāo)稱的電壓值(又叫耐壓值或擊穿電壓)是電容器兩極間所允許電壓的峰值。超過該值，電容器就有被擊穿的危險(xiǎn)。
電容
耐壓值(最大值)
1.峰值
(1)交變電流的電壓、電流能達(dá)到的最大數(shù)值叫峰值。
若將交流電接入純電阻電路中，則電路中的電流及外電阻兩端的電壓的最大值分別為Im＝ ，Um＝ImR。
新課講解
思考與討論：
如圖所示的電流通過一個(gè)R=1 Ω的電阻，電流i隨時(shí)間t變化的圖像
(1)0～1 s內(nèi)電阻R中產(chǎn)生的熱量為 J。
(2)如果有一個(gè)大小、方向都不變的恒定電流通過這個(gè)電阻R，也能在1 s內(nèi)產(chǎn)生同樣的熱量，這個(gè)電流大小為_____ A。
(1)根據(jù)焦耳定律：設(shè)0~0.5s內(nèi)電路中產(chǎn)生的熱量為Q1，則Q1 = I12Rt1= 42×1×0.5 = 8J
同理計(jì)算0.5~1s內(nèi)電路中產(chǎn)生的熱量 Q2 = I22Rt2 = 22×1×0.5=2J 。故1s內(nèi)產(chǎn)生的總熱量Q = Q1+Q2 = 10J
2.直流電產(chǎn)生相同的熱量 Q = I2Rt，得直流電流 I = A。
新課講解
2.有效值：
（1）定義：根據(jù)電流的熱效應(yīng)來規(guī)定，讓交流與直流分別通過相同的電阻，如果在交流的一個(gè)周期內(nèi)它們產(chǎn)生的熱量相等，就把這個(gè)直流的數(shù)值叫做這個(gè)交流的有效值。
（2）理論計(jì)算表明：正弦交流電的有效值與最大值的關(guān)系：
t
i
im
-im
t
e
Em
-Em
O
O
R
R
~
新課講解
說明：
1.以上關(guān)系式只適用于正弦或余弦交流電；
2.交流用電器的額定電壓和額定電流指的是有效值；
I＝ ＝0.707Im E＝ ＝0.707Em U＝ ＝0.707Um
3.在正弦式交變電流中，最大值與有效值之間的關(guān)系為：
4.在非正弦式交變電流中，必須根據(jù)電流的熱效應(yīng)求解有效值。
即“三同”：電阻相同，時(shí)間相同(一個(gè)周期)，熱量相同。
先計(jì)算交變電流在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q，再將熱量Q用相應(yīng)的物理量的有效值表示，即Q＝I2RT或Q＝ ，最后代入數(shù)據(jù)求解有效值。
新課講解
保險(xiǎn)絲的熔斷電流及一切與熱有關(guān)的交變電流的功、功率、熱量等
一般交流電流表和交流電壓表的讀數(shù)
5.以下情況均指有效值。
注意：一般提到的交變電流的數(shù)值，若沒有特殊說明，均指有效值。
新課講解
電流名稱 電流圖線 有效值
正弦式交變電流 I=
正弦半波電流　 I=
新課講解
正弦單向脈沖電流 I=
矩形單向脈沖電流 I=
非對(duì)稱矩形脈沖電流 I=
Im
經(jīng)典例題
Classic Example
經(jīng)典例題
i/A
+10
-10
0.05
0.1
0.15
0.2
例1：如圖是一個(gè)按正弦函數(shù)規(guī)律變化的交變電流.請(qǐng)根據(jù)圖像求出它的周期、頻率、最大值和有效值.
解析:由圖像可知:
T=0.2s 根據(jù) f=1/T 得: f=5Hz
有效值:
最大值:
t/s
0
經(jīng)典例題
解析:根據(jù)電流的熱效應(yīng)先計(jì)算電流的有效值．
例2：通過一阻值R＝100 Ω的電阻的交變電流如圖所示，其周期為1 s．電阻兩端電壓的有效值為(　　)
A．12 V　　　　 B．4V
C．15 V D．8V

由0.12R×0.4×2＋0.22R×0.1×2＝I2R×12，
可得有效值I＝ A，
電壓有效值U＝IR＝4 V
經(jīng)典例題
例3：線框在勻強(qiáng)磁場中繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(由上向下看是逆時(shí)針方向)，當(dāng)轉(zhuǎn)到如圖所示位置時(shí)，磁通量和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的變化情況是(　　)
A．磁通量和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)都在變大
B．磁通量和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)都在變小
C．磁通量在變小，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在變大
D．磁通量在變大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在變小
解析：由題圖可知，Φ＝Φmcos θ，e＝Emsin θ，所以磁通量變大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變小．
D
課堂練習(xí)
Classroom Practice
課堂練習(xí)
1.（多選）下列表示交變電流的有（ ）
i
i
t
t
i
t
(A)
(B)
(C)
(D)
0
0
0
0
t
(E)
0
t
e
u
解析：根據(jù)交變電流的定義分析，是否屬于交變電流關(guān)鍵是看電流方向是否發(fā)生變化，而不是看大小．CE正確.
CE
課堂練習(xí)
2．如圖所示，面積均為S的線圈均繞其對(duì)稱軸或中心軸在勻強(qiáng)磁場B中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，能產(chǎn)生正弦交變電動(dòng)勢(shì)e＝BSωsin ωt的圖是(　　)
解析：線圈只有在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，且從中性面開始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)e＝BSωsin ωt，由此判斷，只有A選項(xiàng)符合．
A
課堂練習(xí)
3．如圖所示的(a)、(b)兩圖分別表示兩個(gè)交變電壓，比較這兩個(gè)交變電壓，它們具有共同的(　　)
A．有效值
B．頻率　　　
C．最大值
D．均不一樣
解析:圖a中電壓的最大值為2V，有效值為V ＝ V,圖b中電壓的最大值和有效值均為2V，圖a中交變電壓周期為0.4s，圖b中交變電壓的周期為0.4s
BC
課堂練習(xí)
4．如圖所示，一單匝閉合線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)過程中線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為e＝0.5sin(20t) V，由該表達(dá)式可推知以下哪些物理量(　　)
A．勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度
B．線框的面積
C．穿過線框的磁通量的最大值
D．線框轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度
解析：由e＝BSωsin ωt，可得ω＝20 rad/s
由BSω＝0.5可求出BS數(shù)值，即磁通量的最大值Φm＝BS
CD
課堂練習(xí)
5．線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生交流電的圖象如圖所示，由圖可知(　　)
A．在A和C時(shí)刻線圈處于中性面位置
B．在B和D時(shí)刻穿過線圈的磁通量為零
C．在A時(shí)刻到D時(shí)刻線圈轉(zhuǎn)過的角度為π弧度
D．在A和C時(shí)刻磁通量變化率絕對(duì)值最大
中性面時(shí)
磁通量最大
感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零
感應(yīng)電流為零
與磁感線平行時(shí)
磁通量為零
磁通量的變化率最大
感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大
感應(yīng)電流最大
D
課堂練習(xí)
6．如圖所示，是一交變電流隨時(shí)間變化的圖像，求此交變電流的有效值．
解析:在一個(gè)周期(T＝0.2 s)內(nèi)，該交變電流通過一電阻R產(chǎn)生的熱量：Q′＝I12Rt1＋I(xiàn)22Rt2＝(4)2R×0.1＋(－3)2R×0.1＝5R
在一個(gè)周期內(nèi)直流電通過該電阻產(chǎn)生的熱量Q＝I2RT＝0.2I2R.
由Q＝Q′得，0.2I2R＝5R，解得I＝5 A
課堂小結(jié)
Class Summary
課堂小結(jié)
一、直流電流與交變電流
二、交變電流的周期與頻率
1.峰值
2.有效值
I＝ ＝0.707Im E＝ ＝0.707Em U＝ ＝0.707Um
定義：根據(jù)電流的熱效應(yīng)來規(guī)定，讓交流與直流分別通過相同的電阻，如果在交流的一個(gè)周期內(nèi)它們產(chǎn)生的熱量相等，就把這個(gè)直流的數(shù)值叫做這個(gè)交流的有效值。
交變電流的電壓、電流能達(dá)到的最大數(shù)值叫峰值。
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