2018-2019学年高中物理 第二章 交变电流 2 描述交流电的物理量学案 教科版选修3-2

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1、2．描述交流电的物理量学习目标知识脉络1.知道描述交变电流的物理量，周期、频率、峰值、有效值．(重点)2.理解正弦式交变电流的最大值和有效值间的关系．会求解交变电流的有效值．(重点、难点)3.了解交变电流的相位、初相位和相位差．(难点)[自主预习·探新知][知识梳理]一、周期和频率1．周期(T)交变电流完成一次周期性变化的时间，单位：秒(s)．2．频率(f)交变电流在1s时间内完成周期性变化的次数，单位：赫兹(Hz)．3．两者的关系互为倒数关系，即T＝或f＝.4．物理意义描述交变电流变化快慢的物理量．[名师提醒]　1．角速度ω与T、f的关系：ω＝＝2πf.2．我国使用的交变电流

2、：T＝0.02s，f＝＝50Hz，ω＝100πrad/s，电流方向每秒改变100次．二、峰值　有效值1．峰值(1)概念：交变电流的电压和电流在一个周期内所能达到的最大值，分别称为电压和电流的峰值，用符号Um和Im表示．(2)应用：电容器、二极管在使用时要注意让它们所能承受的电压高于交流电压的峰值．2．有效值(1)概念：如果交流电与某一直流电通过同一电阻，在相同的时间内所产生的热量相等，那么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值．(2)应用①交流用电器铭牌上所标的额定电压(电流)均是指有效值．②交流电压表(电流表)测出的数值是有效值．③无特别说明时提到的

3、交变电流的数值(通常值)也是指有效值．3．二者关系对正弦交变电流，有效值I、U与峰值Im、Um之间的关系为I＝Im，U＝Um.[基础自测]1．思考判断(1)我国生活用的交流电的周期是0.02s，频率是50Hz.(√)(2)我国所使用的交流电在1s内电流的方向改变50次．(×)(3)生活用电的电压220V指有效值，动力用电的电压380V指峰值．(×)(4)关系式I＝和U＝适用于任意的交变电流．(×)(5)交流电的有效值是指相同时间内，产生相同热量的直流电的值．(×)2．(多选)一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的交变电动势的图像如图221所示，则(　　)【导学号：246220

4、62】图221A．交变电流的频率是4πHzB．当t＝0时，线圈平面与磁感线垂直C．当t＝πs时，e有最大值D．交变电流的周期是2πsBD　[由题图可知T＝2πs，则f＝Hz，A选项错误，D选项正确；t＝0时，e＝0，故在中性面处，B选项正确；t＝πs时，e＝0，C选项错误．]3．通过一阻值R＝100Ω的电阻的交变电流如图222所示，其周期为1s．电阻两端电压的有效值为(　　)图222A．12V　　B．4VC．15VD．8VB　[根据图像，一个周期T＝1s，设该交变电流的有效值为U,0～0.4s的时间间隔t1＝0.4s,0.4～0.5s的时间间隔t2＝0.1s，根据电流的热效应，

5、由2(IRt1＋IRt2)＝，解得U＝4V，B正确．][合作探究·攻重难]有效值的理解与计算1.对交变电流有效值的理解(1)交变电流的有效值是根据电流的热效应(电流通过电阻发热)进行定义的，所以进行有效值计算时，要紧扣电流通过电阻发热(或热功率)进行计算，计算时“相同时间”应取周期的整数倍，一般取一个周期．(2)非正弦式交变电流的有效值，应按有效值的定义计算．(3)在计算交变电流通过导体产生的热量和电功率以及确定保险丝的熔断电流时，只能用交变电流的有效值，如电功率的计算式P＝UI中，U、I均为有效值；若计算通过电路某一横截面的电量，必须用交变电流的平均值．(4)在交流电路中，电

6、压表、电流表、功率表等电工仪表的示数均为交变电流的有效值，在没有具体说明的情况下，所给出的交变电流的电压、电流指的都是有效值．2．有效值的计算方法求解交变电流的有效值，通常采用以下两种方法：(1)若按正(余)弦规律变化的交变电流，可利用交变电流的有效值与峰值的关系求解，即E＝，U＝，I＝.(2)若按非正(余)弦规律变化的交变电流，可以从交变电流有效值的定义出发，根据热效应的“三同原则”(同电阻、同时间、同热量)求解，一般选择一个周期T的时间进行计算．　如图223所示为一交变电流的图像，则该交变电流的有效值为(　　)图223A．I0　　B．I0C．I0D．I0＋I0思路点拨：①前

7、半个周期内电流的有效值为.②后半个周期内电流的有效值为I0.B　[令该交变电流通过一电阻R，它在前半周期内通过该电阻产生的热量Q1＝R·＝，它在后半周期内产生的热量Q2＝IR·＝，故在一个周期内产生的热量Q交＝Q1＋Q2＝IRT，设某一恒定电流I在相同的时间T内通过该电阻产生的热量为I2RT，由有效值的定义知：IRT＝I2RT，得I＝I0，故B正确．]几种常见交变电流的有效值电流名称电流图像有效值正弦式交变电流I＝正弦半波电流I＝正弦单向脉动电流I＝矩形脉动电流I＝Im非对称性交变电流I＝[