通用版2018_2019版高中物理第二章交变电流2.2描述交流电的物理量学案教科版选修3_

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1、2　描述交流电的物理量[学习目标]1.掌握交变电流的周期、频率、线圈转动角速度三者之间的关系.2.能理解电流的有效值，知道有效值是与热效应有关的量.3.掌握交变电流有效值与峰值的关系，会进行有效值的计算.一、周期和频率1.周期(T)：交变电流作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.T＝或f＝.二、峰值和有效值1.峰值：交变电流的电压、电流能达到的最大值叫峰值.2.有效值：让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交变电流的一个周期内它们产生的热量相等，则此恒定电流的数值叫做交变电流的有效值.3.在正弦式交变

2、电流中，最大值与有效值之间的关系E＝＝0.707Em，U＝＝0.707Um，I＝＝0.707Im.[即学即用]1.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.(　×　)(4)交流电路中，电压表、电流表的测量值都是有效值.(　√　)2.我国电网中交流电的频率为50Hz，则我国提供市电的发电机转子的转速为r/min.答案　30008一、周期和频率[导学探究]　如图1所示，交变电流完成

3、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？图1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.[知识深化]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转动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2所示.下列说法中正确的是(　　)图2A.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平行D.1s内线圈转5圈答案　BD

4、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[导学探究]1.图3是通过一个R＝1Ω的电阻的电流i随时间t变化的图像.8图3(1)试计算1s内电阻R中产生的热量.(2)如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过这个电阻R，也能在1s内产生同样的热量，这个电流是多大？答案　(1)Q＝I12Rt1＋I22Rt2＝42×1×0.5J＋22×1×0.5J＝10J.(2)根据交变电流有效值的定义可得Q＝I2R

5、t，则I＝＝A＝A.2.某交流电压的瞬时值表达式u＝6sin(100πt)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＝6sin(100πt)V中6V是峰值，其有效值为6V，而标有“6V　2W”的小灯泡中的6V是有效值.电容器会被击穿.[知识深化]1.峰值和有效值的应用(1)电容器所能承受的电压应高于交流电的峰值，否则电容器可能被击穿.(2)电气设备铭牌上标注的额定电压、额定电流都是有效值.交流电压表和交流电流表测量的也是有效值.(3)保险丝的熔断电流为有

6、效值.2.有效值的计算(1)对于正弦式交变电流，可先根据Em＝nBSω求出峰值，然后根据E＝求出其有效值.(2)当电流是非正弦式交变电流时，必须根据有效值的定义求解.先计算交变电流在一个周期内产生的热量Q，再将热量Q用相应的物理量的有效值表示，即Q＝I2RT或Q＝T，最后代入数据求解有效值.例2　(多选)下列关于交流电的说法中正确的是(　　)A.交流电气设备的铭牌上所标的电压值和电流值是交流电的峰值B.用交流电流表和交流电压表测定的读数值是交流电的瞬时值C.给定的交流数值，在没有特别说明的情况下是指有效值D.跟交变电流有相同的热效应的直流电的数值是交变电流的有

7、效值答案　CD解析　对于交变电流，在没有特别说明的情况下指有效值，交流电流表和交流电压表测定的读数值是交流电的有效值，交流电气设备的铭牌上所标的电压值和电流值也是有效值，A、B错误，C正确；根据有效值定义可知，D正确.例3　通过一阻值R＝100Ω的电阻的交变电流如图4所示，其周期为18s.电阻两端电压的有效值为(　　)图4A.12VB.4VC.15VD.8V答案　B解析　根据电流的热效应先计算电流的有效值.由(0.1A)2R×0.4s×2＋(0.2A)2R×0.1s×2＝I2R×1s,可得流过电阻的电流的有效值I＝A,电阻两端电压的有效值为U＝IR＝4V,故B

8、正确.对于非正弦式交变电流的有效值，应