交变电流的描述+高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

3.2、交变电流的描述？问题正弦式交变电流的电压和电流随时间变化的规律是正弦函数规律，与我们学过的简谐运动有类似之处，那么该如何描述这种电流的变化特征呢？类比学习周期和频率周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间，通常用T表示，单位是秒。频率：交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数，频率通常用f表示，单位是赫兹。或我国交流电的频率为50Hz，1s内电流的方向改变多少次？100次峰值和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，而这个恒定电流的电流与电压分别为I、U，我们就把

I、U

叫作这一交变电流的有效值。“有效”指的是电流的热效应相等用电表测量的交变电流的电压、电流，以及用电器的额定电压、额定电流，还有保险丝的熔断电流，都指其有效值。1、适用条件：正弦式交变电流2、证明：“双电阻法”、（或图像法）两个电阻在一个周期内产生的热量相同拓展：几种非正弦式交变电流的有效值2、正弦式半波电流1、正弦式单向脉动电流3、矩形脉动电流4、非对称性交变电流方法总结对于非正(余)弦式交变电流：必须根据有效值的定义进行计算。第①步：计算交变电流在一个周期内产生的热量Q；第②步：列出相应的方程：第③步：代入数值，求解有效值。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。例1、如图为一交变电流的图像，则该交变电流的有效值为（

）√正弦式交变电流的图像从交变电流图像中可得以下信息1．交变电流的最大值Im、Em、Um、周期T。2．因线圈在中性面时感应电动势、感应电流均为零，磁通量最大，所以可确定线圈位于中性面的时刻及线圈平行于磁感线的时刻。3．判断线圈中磁通量的变化情况。4．分析判断e、i、u随时间的变化规律。5．根据峰值求有效值等。例2、(2021•北京高考)一正弦式交变电流的i

-t图像如图所示，下列说法正确的是（

）A．在t＝0.4s时电流改变方向B．该交变电流的周期为0.5sC．该交变电流的表达式为i＝2cos(5πt)AD．该交变电流的有效值为

A√拓展电感器、电容器对交变电流的作用感抗：①物理意义：表示电感器对交变电流阻碍作用的大小。②影响感抗大小的因素：线圈的自感系数、交流的频率。线圈的自感系数越大、交流的频率越高，线圈的感抗越大。通直流、阻交流容抗：①物理意义：表示电容器对交变电流阻碍作用的大小。②影响容抗大小的因素：电容器的电容越大，交流电的频率越高，容抗越小。隔直流、通交流例3、以下关于电阻、电感器、电容器对电流作用的说法正确的是（

）A．电阻对直流电和交流电都有阻碍作用B．电感器对交流电没有阻碍作用C．电容器对直流电没有阻碍作用

D．电容器两极板间呈断路状态，因此串联着电容器的电路不能通过交变电流√当堂巩固1、(2024·广东高考)将阻值为50Ω的电阻接在正弦式交流电源上，电阻两端电压随时间的变化规律如图所示。下列说法正确的是(

)A．该交流电的频率为100HzB．通过电阻电流的峰值为0.2AC．电阻在1秒内消耗的电能为1JD．电阻两端电压表达式为u＝10sin(100πt)V√2、利用半导体二极管的单向导电性可以对交变电流进行整流，即将交变电流变为直流，一种简单的整流电路如图甲所示，ab为交变电流信号输入端，D为半导体二极管，R为定值电阻。信号输入后，电阻R两端输出的电压信号如图乙所示，则关于该输出信号，下列说法正确的是(

)A．频率为100HzB．电压有效值为50

VC．若将一个标有“90V

30μF”的电容器并联在电阻R两端，电容器可以正常工作D．若电阻R＝10Ω，则1min内R产生的热量为1.5×104

J√3、(2024湖北)在如图所示电路中接入正弦交流电，灯泡L1的电阻是灯泡L2的2倍。假设两个二极管正向电阻为0、反向电阻无穷大。闭合开关S，灯泡L1、L2的电功率之比P1∶P2为

(

)A.2∶1B.1∶1C.1∶2D.1∶4√4、图为某种发电机的原理图。边长为L的n匝正方形线圈，在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场的中心轴做匀速转动，角速度为ω，其中P、Q为固定的半圆环，分别始终与转动中的左侧、右侧线圈保持良好接触，线圈电阻不计，外接电阻R和电容器C，下列说法正确的是（

）A．从图示位置开始计时，R中流过的是正弦式交流电B．电容器的耐压值可以为

C．从图示位置转过90°流过R中的电荷量为D．一个周期内R上产生的热量为√交变电流“四值”的适用情况1．求电荷