{高考必备]高二物理教科版选修3-2学案：22描述交流电的物理量含解析(经典)

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1、第2讲描述交流电的物理量［目标定位］1.掌握交变电流的周期、频率、线圈转动角速度三者间的关系2理解交变电流有效值的含义，会进行有效值的有关计算3知道正弦式交变电潦有效值与峰值的关系及在生活中的应用.戸预习导学全梳理・识记•点拨—、周期和频率1.周期(7)：交变电流作一次周期性变化所需的时间,用卩表示，单位是秒.2.频率(/):交变电流在Is内完成周期性变化的次数,用.£表示，单位是赫兹，符号是虫.3.周期和频率的关系：厂=扌或/=*4.在i=Imsincot屮，a＞等于频率的2兀倍,即0)=2廿.想

2、一想如图1所示，这个交变电流的周期是多少？频率是多少？答案周期r=0.02s；频率/=50Hz二、峰值和有效值1.峰值：交变电流的电压、电流所能达到的最大值.交变电压的峰值不能超过(填“超过”“等于”或“低于”)电容器、二极管等元器件所能承受的电压，否则就有被击穿而损坏的危险.2.有效值：如果交流电和某一直流电通过同二电阻，在相同的时间内产生的热量相等,则这个直流电的电流和电压值，就分别称为相应交流电的电流和电压的有效値.3.正弦式交变电流的有效值和最大值之间的关系是/=龟,1/=議4.(1)人们通

3、常说家庭电路电压是220V,指的是有效值.(2)交流电流表和电压表测出的数值是正眩交流电的住值.想一想是不是所有的交变电流的有效值与最大值都满足/=答案不是，此公式仅适用于正弦交流电.尹课堂讲义J理解・深化・探究一、对描述交流电物理量的认识1.周期和频率的关系：T气；即交流电变化越快，周期越短，频率越大.2.角速度与周期、频率的关系：3寺=2皿3.转速⑺）：线圈单位吋间（Is或lmin）转过的圈数，单位是r/s或r/min.角速度与转速的关系：（o=2Ttn（n的单位为r/s）或a）=2TC^（n单

4、位为r/min）4.峰值：也叫最大值，是所有瞬时值屮的最大值.⑴表达式：Em=NBSuj（2）电容器接在交流电路屮，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£=【例1】小型交流发电机屮，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图2所示,此线圈与一个7?=10Q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（A.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迈AD.交变电流的最大值为4A答案C解析由

5、e-t图像可知，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,故有效值为迈A,选项C正确，ID错误.二、交流电有效值的计算1.对有效值的进一步理解（1）交流电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”上，“效果”相同在定义中体现为相同电阻、相同吋I'可，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.1.有效值的计算F⑴对于正弦交变电流，可先根据為=血3少求出最大值，然后根据E=黑求出其有效值.(2)当电流

6、是非正弦交变电流时，必须根据有效值的定义求解.计算流程为：先计算交变电流在一个周期内产生的热量0;再将热量0用相应的物理量的有效值表示，即Q=I2RT或y2Q=±T;最后代入数值求解有效值.【例2】通过一阻值/?=100Q的电阻的交变电流如图3所示，其周期为Is.电阻两端电压的有效值为()0.20.1

7、1t/s-0.1-0.2B.4VT0VA.12VC.15V答案B解析根据电流的热效应先计算电流的有效值.由0.127?X0.4X2+0.22/?X0.1X2=Z27?XI2,D.8V5V可得流过电阻的

8、电流的有效值/=辱A,再由电阻两端电压的有效值为U=JR=4帧Y可得B正确.三、瞬时值、最大值、有效值、平均值的区别及应用对比物理含义重要关系适用情况瞬时值交流电某一时刻的值计算线圈某一时刻的受力情况最大值最大的瞬时值Em=NBSco确定用电器的耐压值有效值跟交流电的热效应等效的恒定电流值FE_趙正弦式交变电流)(1)计算与电流热效应相关的量(如功率、热量)(2)交流电表的测量值(3)电气设备标注的额定电压、额定电流(4)保险丝的熔断电流⑸平常所说的值就是有效值平均值—A0E计算通过电路横截面的电量

9、【例3】如图4所示，实验室一台手摇交流发电机，内阻厂=1.0Q,外接/?=9.0Q的电阻.闭合开关S,当发动机转子以某一转速匀速转动时,产生的电动势e=l()V2sin(10皿)V,则()0：彳—A—图4A.该交变电流的频率为10HzB.该电动势的有效值为10吃VC.外接电阻7?所消耗的电功率为10WD.电路中理想交流电流表@)的示数为1.0A答案D解析由发电机产生的感应电动势表达式e=l()V2sin(107tr)V可知，该交流电为正弦式交变电流，其感应电动勞的瞬