交变电流描述 导学案+ 高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

第第页题目3.2交变电流的描述课型新授课日期21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。基础知识一、周期、频率、角速度和转速物理量定义单位公式意义周期交变电流完成所需的时间T＝周期越大，则交变电流变化越慢频率交变电流完成周期性变化的与所用时间之比(符号是)f＝频率越大，则交变电流变化越快角速度产生交变电流的线圈单位时间转过的弧度弧度每秒(rad/s)ω＝eq\f(2π,T)＝2πf角速度越大，则交变电流变化越转速产生交变电流的线圈单位时间转过的圈数转每秒(r/s)n＝f转速越大，则交变电流变化越二、交变电流的瞬时值、峰值、有效值1．瞬时值：交变电流某一时刻的值，是关于时间的函数。2．峰值(1)定义：交变电流的电压、电流所能达到的。(2)应用：电容器所能承受的电压要交流电压的峰值。3．有效值(1)定义：让交变电流和恒定电流分别通过大小的电阻，如果在交变电流的一个周期内它们产生的热量相等，而这个恒定的电流与电压分别为I、U，我们就把I、U叫作这个交变电流的有效值。注意根据定义求解有效值时要注意“三同”，即电阻相同、时间相同、产生的热量相同。(2)实际中的有效值a．使用交流的电气设备上所标注的额定电压和额定电流。b．交流电表测量的数值。c．无特别说明时提到的交变电流的数值。注意在计算交变电流通过导体产生的热量和电功、电功率以及确定保险的熔断电流时，只能用交变电流的有效值。(3)在正弦式交变电流中：有效值E＝，U＝，I＝。三、正弦式交变电流的公式和图像(以电压为例)1．公式：u＝Umsinωt＝＝。2．图像四、电感器和电容器对交变电流的作用1．电感器对交变电流的阻碍作用把线圈接入交流电路时，除了线圈自身的电阻对交变电流有阻碍作用外，还有由于线圈与交变电流之间的作用所引起的阻碍作用，这叫。实验和理论分析都表明，线圈的自感越、交流的频率越，线圈的感抗就越大。2．交变电流能够通过电容器当电容器接到交流电源两端时，由于电容器两端电压不断变化而不断地，电路中就有了的电流，表现为交流“通过”了电容器。3．电容器对交变电流的阻碍作用电容器对交流阻碍作用的大小叫。实验和理论分析都表明，电容器的电容越，交流的频率越，电容器对交流的阻碍作用就越小，即容抗越小。课堂拓展我国电网中交变电流的周期是0.02s，1s内电流的方向发生多少次变化？一个灯泡，上面写着“220V40W”。当它接在正弦式交流电源上正常工作时，通过灯丝电流的峰值是多少？图是一个正弦式交变电流的波形图。根据i-t图像求出它的周期、频率、电流的峰值、电流的有效值。有一个电热器，工作时的电阻为50Ω，接在电压u为Umsinωt的交流电源上，其中Um为311V，ω为100πs-1。该电热器消耗的功率是多大？有A、B、C三条导线，它们与大地之间的电压随时间变化的规律如图所示。这三个电压中，它们的峰值有什么关系？它们的周期有什么关系？随堂检测1．关于交变电流的周期和频率，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0.05s2．如图所示为教学演示用交流发电机。以不太快的速度摇动发电机，与发电机相连的小灯泡将一闪一闪发光。现将摇动速度加倍，下列分析正确的是()A．小灯泡闪光周期将加倍，亮度增大B．小灯泡闪光频率将加倍，亮度增大C．小灯泡闪光频率将不变，亮度增大D．小灯泡闪光频率将加倍，亮度不变3．小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO′，线圈绕OO′匀速转动，如图所示，单匝矩形线圈的ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压()A.峰值是e0B．峰值是2e0C．有效值是eq\f(\r(2),2)e0D．有效值是eq\r(2)Ne04．已知某电阻元件在正常工作时，通过它的电流按如图所示的规律变化，今将这个电阻元件与一个多用电表串联(已调至交变电流电流挡)，则多用电表的读数为()A．5AB．4AC．4eq\r(2)AD.5eq\r(2)A5．如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B。电阻为R、半径为L、圆心角为45°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面且过O点的轴以角速度ω匀速转动(O点位于磁场边界)。则线框内产生的感应电流的有效值为()A.eq\f(\r(2)BL2ω,2R)B.eq\f(\r(2)BL2ω,4R)C.eq\f(BL2ω,4R)D.eq\f(BL2ω,2R)6．(多选)一交流电压的图像如图所示，由图可知()A．用电压表测该电压，其示数为100eq\r(2)VB．该交流电压的频率为100HzC．该交流电压加在10Ω电阻上时，电阻消耗的电功率为1000WD．该交流电压的瞬时值表达式为u＝100eq\r(2)sin628t(V)7．(多选)一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的感应电动势瞬时值表达式为e＝100eq\r(2)sin50πt(V)，下列说法正确的是()A．该交变电流的频率为100HzB．该交变电流的电动势有效值为100VC．t＝0.1s时，穿过矩形线圈的磁通量最大D．该交变电流的电动势有效值比交变电流e＝100eq\r(2)sin10πt(V)的小8．如图所示，线圈abcd的面积是0.05m2，共100匝，线圈电阻为1Ω，外接电阻R为9Ω，匀强磁场的磁感应强度大小B＝eq\f(1,π)T，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时。(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；(2)求线圈转过eq\f(1,30)s时电动势的瞬时值；(3)求