第05章 第2课时 描述交变电流的物理量-【创新设计】2019版同步课堂讲义物理（人教版选修3-2）浙江专用

第2课时　描述交变电流的物理量 [研究选考·把握考情] 知识内容[来源:Zxxk.Com][来源:学+科+网Z+X+X+K][来源:Zxxk.Com][来源:学科网] 描述交变电流的物理量[来源:学.科.网Z.X.X.K][来源:Zxxk.Com][来源:Zxxk.Com] 考试要求[来源:学科网ZXXK] 加试c 教学要求 1.了解周期和频率的概念，知道频率单位，掌握周期和频率之间的关系 2.理解有效值的物理意义，体会“等效思想”的运用 3.知道正弦交变电流的峰值和有效值之间的关系 4.知道电器上标注的、电表测量的和通常所说的电压、电流均为有效值 5.能从正弦式交变电流的图象中读出峰值、周期 6.能对正弦式交变电流的图象描述和函数式描述进行转换 说明 1.不要求证明正弦式交变电流有效值与峰值之间的关系 2.不要求计算方波等其他交变电流的有效值 知识点一　周期和频率 [基 础 梳 理] 1.周期(T)：交变电流完成一次周期性变化所需的时间，用T表示，单位是秒。 2.频率(f)：交变电流在1__s内完成周期性变化的次数，用f表示，单位是赫兹，符号是Hz。 3.转速(n)：线圈单位时间(1 s或1 min)转过的圈数，单位是r/s和r/min。 4.各物理量之间的关系：f＝＝2πf，ω＝2πn(n的单位为r/s)。 ，ω＝ 5.我国电网中交变电流的周期是0.02__s，频率是50 Hz。 特别提醒　交流发电机的线圈转动的周期和转速(r/s)等于交变电流的周期和频率，且线圈转动的角速度ω＝＝2πf＝2πn。 [典 例 精 析] 【例1】 关于正弦式交变电流的周期和频率，下列说法中正确的是(　　) A.交变电流最大值连续出现两次的时间间隔等于周期的一半 B.1 s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.50 Hz的交变电流，其周期等于0.05 s 解析　根据周期的定义知选项A正确，选项B错误；因为在一个周期的时间内，交变电流会出现正向和负向最大值各一次，但相邻两个峰值的时间间隔为半个周期，所以交变电流在一个周期内方向改变两次，即方向变化的频率为交变电流频率的2倍，故选项C正确；由T＝ s＝0.02 s，知选项D错误。 ＝ 答案　AC 名师点睛　应根据周期、频率的意义和关系来解答，也可利用正弦式交变电流的图象来分析，如果用图象分析会更直观。 【跟踪训练1】 如图1所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦式交变电流的图象。当调整线圈转速后，所产生的正弦式交变电流的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦式交变电流的说法错误的是(　　) 图1 A.线圈先后两次转速之比为3∶2 B.在图中t＝0时刻穿过线圈的磁通量均为0 C.交变电流a的瞬时值为u＝10sin 5πt V D.交变电流b的最大值为 V 解析　由u－t图象知：Ta∶Tb＝2∶3，故两次转速之比为3∶2，选项A正确；t＝0时刻，线圈中e1＝0，线圈位于中性面位置，穿过线圈的磁通量最大，选项B错误；对交变电流a：Um＝10 V，Ta＝0.4 s，则ωa＝5π rad/s，故u＝Umsin ωat＝10sin 5πt V，选项C正确；由Em＝NBSω，且ωa∶ωB＝Tb∶Ta＝3∶2知，Emb＝ V，选项D正确。 Ema＝ 答案　B 知识点二　峰值和有效值 [基 础 梳 理] 1.峰值：也叫最大值，它是所有瞬时值中的最大值。 (1)当线圈平面跟磁感线平行时，交流电动势最大，Em＝nBSω(转轴垂直于磁感线)。 (2)电容器接在交流电路中，交变电压的最大值不能超过电容器的耐压值。 2.有效值：让交流与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交变电流的一个周期内它们产生的热量相等，我们就把这个恒定电流的电流值I、电压值U叫做这个交流电的有效值。计算时要注意三同：“相同电阻”上、“一个周期”内、产生“相同热量”。 3.正弦式交变电流的有效值I、U与峰值Im、Um的关系，I＝。 ，U＝ 注意：非正弦式交变电流的有效值只能根据电流的热效应计算。 4.有效值的应用 (1)计算与电流热效应有关的量(如功率、热量)要用有效值。 (2)交流电表的测量值，电气设备标注的额定电压、额定电流以及通常提到的交流电的数值都指有效值。 [要 点 精 讲] 正弦式交变电流的有效值和峰值的关系 (1)若是正弦式交变电流，可利用交变电流的有效值与峰值间的关系求解，即E＝。 ，I＝，U＝ (2)若不是正弦式交变电流，则必须根据电流的热效应来求解其有效值，且时间取一个周期。 具体解法：假设让交变电流通过电阻R，计算交变电流在一个周期内产生的热量Q(可分段计算)，其中热量Q用相应的物理量I或U来表示(如Q＝I2Rt或Q＝)，则I或U为交变电流的