新教材粵教選擇性必修第二冊-第3章-第2節(jié)-描述交變電流的物理量-課件(78張)

1、第二節(jié)描述交變電流的物理量第三章交變電流學習目標1知道交變電流的峰值、瞬時值、平均值、周期、頻率等物理量，并理解這些物理量的意義(重點)2會根據有效值的定義求交變電流的有效值(難點)3能根據正弦式交變電流的峰值和有效值的關系進行計算(難點)學法與考法學法：通過閱讀教材，知道交變電流周期、頻率的物理意義，掌握它們之間的關系；通過分析，會運用正弦式交變電流有效值和峰值的關系計算交變電流的有效值考法：運用數學知識對峰值、瞬時值、平均值、周期、頻率進行理解；運用數學知識理解正弦式交變電流的公式和圖像；運用數學知識對有效值進行計算知識概覽預習導學 | 新知領悟變化快慢周期和頻率一次周期赫茲2f5我國民用

2、交變電流的周期和頻率(1)周期：T_s.(2)頻率：f_Hz.100 rad/s，電流方向每秒鐘改變_次50100打點計時器總是每0.02 s打一次點，交變電流的頻率為多少？【答案】每0.02 s打一次點，打點計時器接的交變電流頻率為f50 Hz. 關于交變電流的周期和頻率，以下說法中正確的選項是 ()A正弦式交變電流最大值連續(xù)出現兩次的時間間隔等于周期B1 s內交變電流出現最大值的次數等于頻率C交變電流方向變化的頻率為交變電流頻率的2倍D50 Hz的交變電流，其周期等于0.05 s【答案】C1峰值(1)定義：交變電流的電壓、電流所能到達的_數值(2)應用：電容器所能承受的電壓要_交流電壓的峰

3、值最大峰值和有效值高于2有效值(1)定義：讓交變電流與恒定電流分別通過大小相同的_，如果在交變電流的一個周期內它們產生的熱量_，而這個恒定電流的電流與電壓分別為I、U，我們就把I、U叫作這一交變電流的有效值(2)應用：交流用電設備上所標的_電壓和_電流；交流電壓表測量的數值；無特別說明時提到的交變電流的數值3正弦式交變電流峰值和有效值的關系：I_，U_.電阻相等額定額定家用電是正弦式交變電流，電流的大小和方向在不斷變化，我們常說家用電電壓為220 V，頻率為50 Hz，這里的220 V和50 Hz的物理意義是什么？如果電路中含有電容器，對電路的電壓有什么要求？【答案】家用電壓為220 V，指的

4、是交流電電壓的有效值，頻率為50 Hz，指交流電壓、電流每秒鐘周期性變化50次把交變電流接到電容器兩端時，交流電壓的峰值應小于電容器所能承受的最大電壓(又叫電容器的耐壓值、擊穿電壓)，否那么電容器就有被擊穿的危險 在阻值為70 的電阻中通以正弦交變電流，測得在10 min內放出的熱量為2.1104 J，那么此交變電流的最大值為()A0.24 AB0.5 AC0.707 AD1 A【答案】D1某小型發(fā)電機產生的交變電動勢為e50sin(100t) V，對此電動勢，最大值是_V；頻率是_Hz；有效值是_V；周期是_s.2如圖是一個正弦式交變電流的圖像，由圖可知，電流的峰值Im_A，有效值I_A，周

5、期T_s，頻率f_Hz.50用圖像描述交變電流50140.25 通過某電阻的周期性交變電流的圖像如以下圖，該交流電的有效值多大？ 如以下圖是一個正弦式交變電流的圖像，以下說法正確的選項是()A周期是0.2 s，電流的峰值是10 AB周期是0.15 s，電流的峰值是10 AC頻率是5 Hz，電流的有效值是10 AD頻率是0.2 Hz，電流的有效值是7.07 A【答案】A多維課堂 | 素養(yǎng)初培特斯拉既是創(chuàng)造家，也是物理學家、機械工程師、電氣工程師，24歲創(chuàng)造交流電，一生擁有1 000多項專利創(chuàng)造，獲得11次諾貝爾物理學獎提名，我們都很熟悉的雷達、收音機、 機、霓虹燈、飛彈導航等全是出自他手，特斯拉

6、堪稱天才如以下圖是一個正弦式交變電流的圖像周期和頻率(1)交變電流完成一次周期性變化需要多長時間？(2)在1 s內完成多少次周期性變化？【答案】(1)完成一次周期性變化需要0.02 s；(2)在1 s內完成50次周期性變化1線圈轉動一周，交變電流恰好完成一次周期性變化2從線圈轉動的角度來說，周期就是線圈在磁場中轉動一周所用的時間；頻率就是線圈在磁場中一秒鐘內轉動的圈數素養(yǎng)點評：物理觀念知道周期、頻率的概念；科學思維知道交變電流周期、頻率的物理意義，掌握它們之間的關系探究總結變式1(多項選擇)(2021年南昌一中月考) 矩形金屬線圈共10匝，繞垂直于磁場方向的軸在勻強磁場中勻速轉動，線圈中產生的

7、交流電動勢e隨時間t變化的情況如以下圖以下說法中正確的選項是()A此交變電流的頻率為0.2 HzB1 s內電流方向變化10次Ct0.1 s時，線圈平面與磁場方向平行D1 s內線圈轉5圈【答案】BD易錯提醒：我國電網中交變電流的周期是0.02 s，頻率是50 Hz.但并不是所有國家交流電頻率都是50 Hz，有少數國家交流電頻率是60 Hz.借題發(fā)揮：我國民用交變電流的周期和頻率：(1)周期：T0.02 s(2)頻率：f50 Hz.100 rad/s，電流方向每秒鐘改變100次(3)線圈在勻強磁場中轉動一周，電動勢、電流都按正(余)弦規(guī)律變化一次1交變電流有效值的定義(1)交變電流的有效值是根據電

8、流的熱效應定義的(2)等效是指恒定電流和交變電流，在相同的時間內，在相同的電阻上產生的熱量相同(3)通常所說的交變電流的電壓、電流，用電表測量的交變電流的電壓、電流，以及用電器的額定電壓、額定電流，還有保險絲的熔斷電流，都是指有效值峰值和有效值素養(yǎng)點評：物理觀念知道交變電流峰值和有效值的概念；科學思維知道交變電流峰值和有效值的物理意義，掌握它們之間的關系【答案】B變式2(2021年廣州海珠區(qū)月考)一個匝數為100匝，電阻為R0.5 的閉合線圈處于某一磁場中，磁場方向垂直于線圈平面，從某時刻起穿過線圈的磁通量按如以下圖規(guī)律變化，那么線圈中產生交變電流的有效值為()【答案】B一正弦式交流電的電壓隨

9、時間變化的規(guī)律如以下圖用圖像描述交變電流(1)該交流電的電壓的最大值為多少？(2)該交流電的頻率為多少？(3)該交流電的電壓瞬時值的表達式是什么？(4)并聯在該電壓兩端的電壓表指針不停擺動嗎？【答案】(1)該交流電的電壓的最大值為100 V；(2)周期為4102 s，所以頻率為25 Hz；(3)2f50 rad/s，該交流電的電壓瞬時值的表達式u100sin(50t) V；(4)交流電壓表的示數為交流電的有效值而不是瞬時值，不隨時間變化，指針不擺動1交變電流的變化規(guī)律(線圈在中性面位置開始計時)探究總結(1)確定正弦式交變電流的峰值，根據圖像讀出或由公式EmnBS求出相應峰值(2)明確線圈的初

10、始位置，找出對應的函數關系式如：線圈在中性面位置開始計時，那么it圖像為正弦函數圖像，函數表達式為iImsin t.線圈在垂直于中性面的位置開始計時，那么it圖像為余弦函數圖像，函數表達式為iImcos t.素養(yǎng)點評：物理觀念知道正弦式交變電流的公式和圖像；科學思維能根據正弦式電流的峰值和有效值的關系進行計算精練3(多項選擇)圖甲、乙分別為兩種電壓的波形，其中圖甲所示的電壓按正弦規(guī)律變化，圖乙所示的電壓是正弦函數的一局部以下說法正確的選項是 ()A圖甲、乙均表示交流電B圖甲所示電壓的瞬時值表達式為u20sin(100t) VC圖乙所示電壓的有效值為20 VD圖乙所示電壓的有效值為10 V【答案

11、】ABD【答案】B易錯提醒：在解決有關交變電流的圖像問題時，應先把交變電流的圖像與線圈的轉動位置對應起來，再根據特殊位置求特征解借題發(fā)揮：應用交變電流四值時的本卷須知：(1)研究電容器是否被擊穿時，應用交變電流的峰值(最大值)，因為電容器上標明的電壓是電容器長時間工作時所能承受的最大電壓(2)研究電功、電功率和電熱時，只能用有效值(3)研究通過導體某橫截面的電荷量時，要用平均值(1)如以下圖的幾種情況中，如果N、B、S均相同，那么感應電動勢的峰值相同嗎？交變電流的變化規(guī)律(2)如以下圖為演示用的手搖發(fā)電機模型，勻強磁場磁感應強度B0.5 T，線圈匝數N50，每匝線圈面積為0.48 m2，轉速為

12、150 r/min，線圈在勻速轉動過程中，從圖示位置開始計時寫出交變感應電動勢瞬時值的表達式探究總結3對交變電流圖像的認識如以下圖，正弦式交變電流隨時間的變化情況可以從圖像上表示出來，圖像描述的是交變電流的電動勢、電流、電壓隨時間變化的規(guī)律，它們是正弦曲線4交變電流圖像的應用從圖像中可以解讀到以下信息：(1)交變電流的最大值Im、Em、Um，周期T.(2)因線圈在中性面時感應電動勢、感應電流均為零，磁通量最大，所以可確定線圈位于中性面的時刻(3)找出線圈平行于磁感線的時刻(4)判斷線圈中磁通量的變化情況(5)分析判斷e、i、u隨時間的變化規(guī)律素養(yǎng)點評：物理觀念知道交變電流、中性面、周期、頻率、

13、有效值、相位；科學思維掌握交變電流的產生和變化規(guī)律精練4(多項選擇)(2021年江蘇宿豫中學月考) 矩形線圈的匝數為50匝，在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉動時穿過線圈的磁通量隨時間的變化規(guī)律如以下圖，以下結論正確的選項是()A在t0.1 s和t0.3 s時，電動勢最大B在t0.2 s和t0.4 s時，電動勢改變方向C電動勢的最大值是157 VD在t0.4 s時，磁通量變化率到達最大，其值為3.14 Wb/s【答案】CD變式4一矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動時，產生的交變電動勢的圖像如以下圖，那么()【答案】B易錯提醒：(1)物理學中，正弦交變電流與余弦交變電流統稱為正弦式交變電流，簡稱正弦式

14、電流(2)線圈在通過垂直中性面的平面時磁通量為零，但磁通量的變化率最大，所以通過線圈的電流最大(3)由右手定那么可知線圈在通過中性面時，電流的方向發(fā)生改變借題發(fā)揮：圖像的分析方法：一看，看“軸、看“線、看“斜率、看“點，并理解其物理意義二變，掌握“圖與圖“圖與式和“圖與物之間的變通關系三判，在此根底上進行正確的分析和判斷核心素養(yǎng)微專題產生正(余)弦交流電的五類模型模型1線圈在勻強磁場中轉動：由矩形線圈繞垂直于勻強磁場的軸勻速轉動閉合線圈垂直于勻強磁場，線圈靜止不動，磁場按正弦規(guī)律做周期性變化，那么線圈中會產生正弦交變電流模型2.線圈處于周期性變化的磁場中：閉合線圈垂直于勻強磁場，線圈靜止不動，

15、磁場按正弦規(guī)律做周期性變化，那么線圈中會產生正弦交變電流模型3.導體棒在勻強磁場中平動：導體棒在勻強磁場中勻速平動，但導體棒切割磁感線的有效長度按正弦規(guī)律變化那么棒中會產生正弦交變電流模型4.導體棒在勻強磁場中振動：導體棒在勻強磁場中沿平行導軌平動切割磁感線時，棒的速度按正弦規(guī)律變化那么棒中會產生正弦交變電流模型5.棒在不均勻磁場中平動：導體棒在磁場中勻速平動切割磁感線，在棒的平動方向上，磁場按照正弦規(guī)律變化那么棒中會產生正弦交變電流A電流表的示數為0.24 AB0.01 s時回路中的電流最大C回路中交流電的頻率為50 HzD0.015 s時電珠L中電流的方向為從DLC【答案】C素養(yǎng)點評：正弦

16、交流電的產生的實質是產生了正弦式感應電動勢，根據EBLv，可以分別在B、L、v這三個物理量上做文章熟悉eEmsin t和EmnBS的推導過程此題通過線圈往復運動的規(guī)律，培養(yǎng)學生的“科學思維的素養(yǎng)課堂小練 | 素養(yǎng)達成1(多項選擇)在交流電路中，以下說法正確的選項是()A阻礙電流的不僅有電阻，還有電感線圈和電容器B電容器的電容越大，交流的頻率越高，容抗就越大C交變電流能通過電容器，是因為交變電壓的最大值大于擊穿電壓，電容器被擊穿了D電感對交變電流的阻礙作用，是因為交變電流通過電感線圈時，線圈中產生自感電動勢阻礙電流的變化【答案】AD【解析】由電容器和電感對交變電流作用的特點可知A、D正確，B錯誤；在交變電流作用下，電容器不斷進行充放電，電路中產生電流，表現為交變電流通過了電容器，故C錯誤【答案】BC【答案】A【答案】C5