2019年高中物理 第二章 交变电流 第三节 表征交变电流的物理量讲义（含解析）粤教版选修3-2

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1、表征交变电流的物理量1．周期和频率是描述交变电流变化快慢的物理量，满足T＝或f＝；我国民用交变电流T＝0．02s，f＝50Hz。2．交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的，计算时要注意“三同”，即时间相同，电阻相同，热量相同。3．正弦式交变电流的电动势、电流和电压有效值和峰值的关系：E＝、I＝、U＝。一、交变电流的周期和频率1．周期(1)定义：交变电流完成一次周期性变化的时间。(2)符号：T。(3)单位：秒(s)。2．频率(1)定义：交变电流在1s内完成周期性变化的次数。(2)符号：f。(3)单位：赫兹(Hz)。3．物理意义表征交变电流变化的快慢，周期越短，交流变化越快；频率越高，交

2、流变化越快。二、交变电流的峰值和有效值1．峰值交变电流在一个周期内所能达到的最大数值，交变电流的电动势、电流、电压的峰值分别用Em、Im和Um表示。2．有效值(1)定义：根据电流的热效应来规定。让交变电流和恒定电流分别通过相同阻值的电阻，如果它们在相同时间内产生的热量相等，这一恒定电流的数值就是相应交变电流的有效值。交变电流的电动势、电流和电压的有效值分别用E、I、U表示。(2)应用：电气设备铭牌上标注的额定电压、额定电流一般都是有效值，交流电压表和交流电流表测量的也是有效值，以后提到的交变电流的数值，若没有特别说明，都指有效值。3．正弦式交变电流的有效值和峰值的关系E＝＝0．707Em

3、I＝＝0．707ImU＝＝0．707Um1．自主思考——判一判(1)各国交变电流的周期都是0．02s。(×)(2)若交变电流是线圈在匀强磁场中匀速转动形成的，则交变电流的周期也是线圈做圆周运动的周期。(√)(3)我国提供市电的发电机转子的转速为3000r/min。(√)(4)交变电流的有效值总是小于峰值。(×)(5)交变电流的峰值为有效值的倍。(×)(6)当线圈从中性面位置开始转动时，初相为0。(√)2．合作探究——议一议(1)为什么打点计时器总是每0．02s打一次点？提示：打点计时器接的是交变电流，f＝50Hz，T＝0．02s，所以每0．02s打一次点。(2)理解交变电流的有效值应注意

4、什么问题？提示：交变电流的有效值是根据电流的热效应来定义的，定义有效值时要注意“三同”，即电阻相同、通电时间相同、产生热量相同。(3)如果电路中含有电容器，对电路的电压有什么要求？提示：把交变电流接到电容器两端时，交变电流的峰值应小于电容器所能承受的最大电压(又叫电容器的耐压值、击穿电压)，否则电容器就有被击穿的危险。描述交变电流的物理量1．线圈转动一周，交变电流恰好完成一次周期性变化。2．从线圈转动的角度来说，周期就是线圈在磁场中转动一周所用的时间；频率就是线圈在磁场中一秒钟内转动的圈数。3．线圈在匀强磁场中转动一周，电动势、电流都按正(余)弦规律变化一次。1．关于交变电流的周期和频率

5、，下列说法中正确的是(　　)A．正弦式交变电流最大值连续出现两次的时间间隔等于周期B．1s内交变电流出现最大值的次数等于频率C．交变电流方向变化的频率为交变电流频率的2倍D．50Hz的交变电流，其周期等于0．05s解析：选C　根据周期的定义知选项A、B错误。因为在一个周期的时间内，交变电流会出现正向和负向最大值各一次，但相邻两个峰值的时间间隔为半个周期。交变电流在一个周期内方向改变两次，即方向变化的频率为交变电流频率的2倍，所以选项C正确。由T＝＝s＝0．02s，知选项D错误。2．(多选)某小型发电机产生的交变电动势为e＝50sin100πt(V)，对此电动势，下列表述正确的是(　　)A

6、．最大值是50V　　　　B．频率是100HzC．有效值是25VD．周期是0．02s解析：选CD　由交变电动势的表达式可知，电动势的最大值Em＝50V，有效值为E＝＝25V，周期T＝＝0．02s，频率f＝＝50Hz，故C、D正确。3．小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速运动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图231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(　　)图231A．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解析：选C　由图像可以看出，此交变电流的周期为0．25

7、0s，电压的最大值Um＝20V，所以交变电流的频率为4Hz，A、B项均错误；交变电流的最大值Im＝＝2A，有效值I＝＝A，C项正确，D项错误。交变电流有效值的计算[典例]　如图232所示是一交变电流随时间而变化的图像，此交变电流的有效值是(　　)图232A．5AB．5AC．3．5AD．3．5A[思路点拨][解析]　根据交变电流有效值的定义可得IRt1＋IRt2＝I2RT(4)2R×0．01＋(3)2R×0．01＝I2R×0．02解得