高中物理第五章交变电流5.2描述交变电流的物理量学案新人教版选修

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1、2　描述交变电流的物理量[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)交变电流完成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：让交流与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的热量相同，则此恒定电流的数值叫做交流电的有效值．3．在正弦式

2、交变电流中，最大值与有效值之间的关系E＝＝0.707Em　U＝＝0.707Um　I＝＝0.707Im三、相位和相位差1．定义：正弦式交变电流u＝Umsin(ωt＋φ)，其中“ωt＋φ”叫做交变电流的相位．两支交流的相位之差叫做它们的相位差．2．正弦式交流电u1＝Umsin(ωt＋φ1)和u2＝Umsin(ωt＋φ2)的相位差是φ1－φ2.[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

3、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　3000一、周期和频率[导学探究]　如图1所示，交变电流完成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)

4、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

5、间t变化的图象．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：I2Rt＝Q，解得I＝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

6、最大值，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求出最大值，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

7、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流电的有效值答案　CD解析　对于交变电流，在没有特别说明的情况下指有效值，交流电流表和电压表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

8、的电阻的交变电流如图4所示，其周期为1s．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