2018版高中物理 第3章 交变电流 3.1 交变电流的特点学案 鲁科版选修3-2

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1、第1讲　交变电流的特点[目标定位]　1.知道什么是交变电流，通过实验探究恒定电流与交变电流的区别.2.知道交变电流的周期和频率、最大值和有效值.3.了解最大值和有效值不同的实际应用意义．一、恒定电流和交变电流的比较1．电流的大小和方向都不随时间变化的是恒定电流．2．电流的大小和方向随时间做周期性变化的是交变电流，俗称交流电．二、交变电流的周期和频率1．周期：交变电流完成1次周期性变化所需的时间，用T表示，单位是秒．2．频率：交变电流在1s内完成周期性变化的次数，用f表示，单位是赫兹，符号是Hz.3．二者关系：T＝或f＝.三、交变电流

2、的最大值和有效值1．峰值：交变电流的电压、电流所能达到的最大数值．2．有效值：使交变电流和恒定电流分别通过阻值相等的电阻，在交流的一个周期内，它们产生的热量相等，这个恒定电流、电压，叫做这个交流的有效值．3．二者关系：对于正弦式交变电流的有效值和峰值之间的关系是I＝，U＝.4．应用：(1)电气元件或设备上所标的耐压值指该设备所能承受的交流电最大值．(2)交流用电设备上所标的额定电压和额定电流是有效值；交流电压表测量的数值是有效值；交变电流的数值在无特别说明时都指有效值.一、直流电和交变电流1．直流电及其分类方向不随时间变化的电流叫直

3、流电．直流电分为恒定电流和脉动直流电两类．其中大小和方向都不随时间改变的电流叫恒定电流；方向不随时间改变而大小随时间改变的电流叫脉动直流电．2．交变电流及其分类-5-大小和方向随时间做周期性变化的电流叫交变电流．其中大小不变、方向改变的电流也是交变电流．按交变电流的特点可分为正弦(或余弦)式交变电流和矩形波交变电流、锯齿波交变电流等．3．交变电流的图象从图中可以找出正弦式交变电流的最大值Im和周期T.4．常见交变电流的波形图例1　下列各图中，表示交变电流的是(　　)答案　CD解析　方向随时间做周期性变化是交变电流的重要特征，选项A、

4、B中，电流的大小变化，但方向不变，不是交变电流．A、B错误，C、D正确．二、对描述交变电流物理量的认识1．周期和频率的关系：T＝，f＝.2．角速度与周期、频率的关系：ω＝＝2πf.3．转速(n)：线圈单位时间(1s或1min)转过的圈数，单位是r/s或r/min.角速度与转速的关系：ω＝2πn(n的单位为r/s)或ω＝2π(n的单位为r/min)．4．峰值：也叫最大值．电容器接在交流电路中，交变电压的最大值不能超过电容器的耐压值．5．有效值：正弦式交流电的有效值E＝.例2　小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感

5、应电动势与时间成正弦函数关系，如图1所示，此线圈与一个R＝10Ω的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻．下列说法正确的是(　　)-5-图1A．交变电流的周期为0.125sB．交变电流的频率为8HzC．交变电流的有效值为AD．交变电流的最大值为4A答案　C解析　由e－t图象可知，交变电流的周期为0.25s，故频率为4Hz，选项A、B错误；根据欧姆定律可知交变电流的最大值为2A，故有效值为A，选项C正确，D错误．三、交变电流有效值的计算1．对有效值的进一步理解(1)交变电流的有效值是根据电流的热效应定义的．(2)理解有效值重点在“等效”

6、上，“效果”相同，在定义中体现为相同电阻、相同时间、产生相同热量，交变电流与多大的直流电“效果”相同，有效值就是多大．2．有效值的计算(1)对于正弦交变电流，根据E＝求出有效值．(2)当电流是非正弦交变电流时，必须根据有效值的定义求解：①计算交变电流在一个周期内产生的热量Q；②将热量Q用相应的物理量的有效值表示Q＝I2RT或Q＝T；③代入数值求解有效值．例3　通过一阻值R＝100Ω的电阻的交变电流如图2所示，其周期为1s．电阻两端电压的有效值为(　　)图2A．12VB．4VC．15VD．8V-5-答案　B解析　根据电流的热效应先计算

7、电流的有效值．由0.12R×0.4×2＋0.22R×0.1×2＝I2R×1，可得流过电阻的电流的有效值I＝A，再由电阻两端电压的有效值为U＝IR＝4V，可得B正确.直流电和交流电的区别1．关于交变电流和直流电的说法，正确的是(　　)A．如果电流大小做周期性变化，则一定是交变电流B．直流电的大小可以变化，但方向不一定变化C．交变电流一定是按正弦或余弦规律变化的D．交变电流的最大特征就是电流的方向发生周期性的变化答案　D解析　直流电的特征是电流方向不变，交流电的特征是电流方向改变，另外交变电流不一定都是正弦交流电或余弦交流电，D正确．对

8、描述交变电流物理量的认识2．关于交流电的有效值U和最大值Um，下列说法中正确的是(　　)A．任何形式的交流电都具有U＝的关系B．只有正弦交流电才具有U＝的关系C．照明电压220V，动力电压380V指的都是最大值D．交流电压表和交流电流