2017-2018学年高中物理 第二章 交变电流 第2节 描述交流电的物理量教学案 教科版选修3-2.doc

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1、第2节描述交流电的物理量1.周期和频率是描述交变电流变化快慢的物理量，周期和频率互为倒数关系，我国使用的交流电的频率为50Hz。2．有效值是根据电流的热效应进行定义的，对于正弦交变电流来说，有效值和峰值的关系为：I＝，U＝，E＝。3．在交流电路中，电压表、电流表的示数均为有效值，计算用电器产生的电热时必须应用电流或电压的有效值。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

2、为倒数关系，即T＝。4．物理意义描述交变电流变化快慢的物理量。5．角速度ω与T、f的关系：ω＝＝2πf。6．我国使用的交变电流：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．峰值交变电流的电流和电压在一个周期内所能达到的最大值。2．有效值(1)定义：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，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值。(2)正弦交变电流的有效值与峰值的关系①电动势的有效值：

3、E＝＝0.707Em；②电流的有效值：I＝＝0.707Im；③电压的有效值：U＝＝0.707Um。1．自主思考——判一判(1)我国提供的生活用电的发电机转子的转速为3000r/min。(√)(2)交变电流在1s内电流方向变化的次数就是它的频率。(×)(3)交变电流的周期越大，交变电流的变化就越快。(×)(4)生活用电的电压220V指有效值，动力用电的电压380V指峰值。(×)(5)只要是交变电流，其峰值就是有效值的倍。(×)(6)家用电器铭牌上标称的电流、电压都是指有效值。(√)2．合作探究——

4、议一议(1)实验室用的打点计时器，其打点周期为什么等于0.02s?提示：我国工农业生产和生活用电的频率是50Hz，周期为0.02s，打点计时器的打点周期等于交变电流的周期，所以等于0.02s。(2)交变电流的有效值是根据什么定义的？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

5、、击穿电压)，否则电容器就有被击穿的危险。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

6、电量，必须用交变电流的平均值。(4)在交流电路中，电压表、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

7、计算。[典例]　如图221所示为一交变电流的图像，则该交变电流的有效值为多大？图221[思路点拨]　(1)前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。[解析]　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＝2R·＝，它在后半周期内产生的热量Q2＝I02R·＝，故在一个周期内产生的热量Q交＝Q1＋Q2＝I02RT。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：I02RT＝I2RT，得I＝I0。[答案]　I0几种常见电流的

8、有效值电流图像有效值I＝I＝I＝I＝ImI＝1．图222是一正弦式交变电流的电压图像，则此正弦式交变电流的频率和电压的有效值分别为(　　)图222A．50Hz,220V　　　　　　B．50Hz,220VC．0.5Hz,220VD．0.5Hz,220V解析：选A　由图可知，该交流电的电压最大值为220V，所以有效值为220V，周期为0.02s，所以f＝50Hz，故选项A正确，选项B、C、D错误。2．图223是一交变电流的电流随时间而变化的图像，则此交变电流的有效值为(　　)图223A．5AB．5A