（浙江新高考专用）2019_2020学年高中物理第五章交变电流2描述交变电流的物理量讲义新人教版

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1、2　描述交变电流的物理量知识内容选考要求课时要求描述交变电流的物理量c1.了解周期和频率的概念，知道频率单位，掌握周期和频率之间的关系.2.理解有效值的物理意义，知道正弦式交变电流的峰值和有效值之间的关系.3.知道电器上标注的、电表测量的和通常所说的电压、电流均为有效值.4.能从正弦式交变电流的图象中读出峰值、周期，能对正弦式交变电流的图象描述和函数式描述进行转换.一、周期和频率1.周期(T)交变电流完成一次周期性变化所需的时间.2.频率(f)交变电流在1s内完成周期性变化的次数.3.周期和频率的关系：T＝或f＝.二、峰值和有效值1

2、.峰值：交变电流的电压、电流能达到的最大值.2.有效值：让交流与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的热量相等，而这个恒定电流是I、电压是U，我们就把I、U叫做这个交流的有效值.3.正弦式交变电流有效值与峰值之间的关系E＝＝0.707Em　U＝＝0.707Um　I＝＝0.707Im1.判断下列说法的正误.(1)正弦式交变电流的正负两部分是对称的，所以有效值为零.(　×　)(2)交变电流的有效值就是一个周期内的平均值.(　×　)(3)一个正弦式交变电流的峰值同周期、频率一样是不变的，但有效值是随时间不断变化的

3、.(　×　)(4)交流电路中，电压表、电流表的测量值都是有效值.(　√　)2.图1是一个正弦式交变电流的图象，由图可知，电流的峰值Im＝________A，有效值I＝____A，周期T＝____s，频率f＝______Hz.图1答案　　1　4　0.25一、周期和频率如图所示的交变电流完成一次周期性变化需要多长时间？在1s内完成多少次周期性变化？答案　完成一次周期性变化需要0.02s；在1s内完成50次周期性变化.1.周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间.在交变电流的图象中，一个完整的正弦波形对应的时间为一个周期T.2.频率：1

4、s内完成周期性变化的次数.3.周期和频率的关系：f＝，如图2为我国照明电路的e－t图象，则该交流电的周期T＝0.02s，频率f＝50Hz.图24.说明：交变电流的周期和频率跟发电机转子的角速度ω或转速n有关.ω(n)越大，周期越短，频率越高，其关系为T＝，ω＝＝2πf＝2πn.例1　(多选)矩形金属线圈共10匝，绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的交流电动势e随时间t变化的情况如图3所示.下列说法中正确的是(　　)图3A.此交变电流的频率为0.2HzB.1s内电流方向变化10次C.t＝0.1s时，线圈平面与磁场方向

5、平行D.1s内线圈转5圈答案　BD解析　由题图知T＝0.2s，故f＝＝Hz＝5Hz，即1s内完成5个周期，线圈转5圈，每转1圈电流方向改变2次，故A错误，B、D正确；在t＝0.1s时，e＝0，所以线圈平面与磁场方向垂直，故C错误.二、峰值和有效值某交流电压的瞬时值表达式u＝6sin100πt(V)，把标有“6V　2W”的小灯泡接在此电源上会不会被烧坏？把标有6V的电容器接在此电源上会不会被击穿？答案　小灯泡不会被烧坏，交流电压的瞬时值表达式u＝6sin100πt(V)中6V是峰值，其有效值为6V，而标有“6V　2W”的小灯泡中的6V

6、是有效值.电容器会被击穿.1.有效值的计算对于正弦式交变电流，先根据Em＝NBSω求出其峰值，然后根据E＝求出其有效值.2.峰值和有效值的应用(1)峰值：电容器所能承受的电压应高于交流电压的峰值，否则电容器可能被击穿.(2)有效值：①电气设备铭牌上标注的额定电压、额定电流.②交流电压表和交流电流表的数值.③保险丝的熔断电流.例2　将硬导线中间一段折成不封闭的半圆形，其半径为l.它在磁感应强度为B、方向如图4的匀强磁场中绕垂直磁场的轴匀速转动，转速为n，导线在a、b两处通过电刷与外电路连接，外电路有额定功率为P的小灯泡并正常发光，电路

7、中除灯泡外，其余部分的电阻不计，灯泡的电阻应为(　　)图4A.B.C.D.答案　A解析　根据最大感应电动势Em＝NBSω可得，最大感应电动势为Em＝B·πl2·2πn＝Bπ2l2n，所以电动势有效值为E＝＝Bπ2l2n，由P＝可得，灯泡的电阻R＝＝，所以A正确.三、交变电流图象的应用正弦交流电的图象是一条正弦曲线，从图象中可以得到以下信息：(1)周期(T)和角速度(ω)：线圈转动的角速度ω＝.(2)峰值(Em、Im)：图象上的最大值.可计算出有效值E＝、I＝.(3)瞬时值：每个“点”表示某一时刻的瞬时值.(4)可确定线圈位于中性面的

8、时刻，也可确定线圈平行于磁感线的时刻.(5)判断线圈中磁通量Φ及磁通量变化率的变化情况.例3　发电机的形式很多，但其工作原理都基于法拉第电磁感应定律和电磁力定律.因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁