第03章 第1节 交变电流的特点-【创新设计】2019版同步课堂讲义物理（鲁科版选修3-2）

第1节　交变电流的特点 学习目标 核心提炼 1.知道什么是交变电流，知道可以用示波器观察交流电的波形。[来源:学,科,网] 2种电流——直流、交流[来源:学科网][来源:学科网] 4个物理量——周期、频率、最大值、有效值 2.知道交变电流的周期和频率、最大值和有效值。[来源:学科网ZXXK] 3.了解有效值的物理意义，进一步加深对“等效法”这一物理研究方法的认识，知道最大值和有效值之间的关系。 一、恒定电流与交变电流的比较 　阅读教材第44～45页，掌握恒定电流和交变电流的区别和特点。 1.两种电源 (1)直流电源：有正负极。 (2)交流电源：没有正负极。 2.两种电流的比较 恒定电流 交变电流 定义 大小和方向都不随时间变化的电流 大小和方向随时间做周期性变化的电流 图象 形状 图象 特点 一条与时间轴平行的直线 有时会在时间轴的上方，有时会在时间轴的下方，即随时间做周期性变化 思维拓展　 在物理实验室做电学实验时，经常会用到学生电源，学生电源的主要功能是什么？ 答案　给学生提供安全的交、直流电压和电流。 二、交变电流的周期和频率 　阅读教材第45～46页，了解交变电流的周期和频率的概念及物理意义。 1.周期 (1)定义：交变电流完成1次周期性变化所需要的时间，用T表示。 (2)国际单位：秒(s)。 (3)意义：描述交变电流变化快慢的物理量。周期越大，表示交变电流完成1次周期性变化所需要的时间越长，也就是变化得越慢。 2.频率 (1)定义：交变电流在1 s内完成周期性变化的次数，用f表示。 (2)国际单位：赫兹。 (3)描述交变电流变化快慢的物理量。频率越大，表示交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数越多，也就是变化得越快。 3.周期和频率的关系：T＝。 或f＝ 4.我国市电的频率：频率为50 Hz，电流的方向在1 s内改变100次。 5.正弦式交变电流：电流的大小和方向随时间按正弦规律变化。 思维拓展 　如图1是实验室用的打点计时器的实物图，其打点周期为什么等于0.02 s? 图1 答案　我国工农业生产和生活用电的频率是50 Hz，周期为0.02 s，打点计时器的打点周期等于交变电流的周期，所以等于0.02 s。 三、交变电流的最大值和有效值 　阅读教材第46～48页，知道最大值和有效值的概念及二者关系。 1.峰值：交变电流在1个周期内电压、电流能达到的最大值。 2.有效值：使交变电流和恒定电流分别通过阻值相同的电阻，在交流的一个周期内，它们产生的热量相等，这个恒定电流、电压值，叫做这个交变电流的有效值。 3.二者关系：对于正弦式交变电压和电流的有效值和峰值之间的关系是I＝。 ，U＝ 4.应用：(1)电气元件或设备上所标的耐压值指该设备所能承受的交流电最大值。 (2)交流用电设备上所标的额定电压和额定电流是有效值；交流电表测量的数值是有效值；交变电流的数值在无特别说明时都指有效值。 思考判断 (1)只要是交变电流，其峰值就是有效值的倍。(×) (2)家用电器铭牌上标称的电流、电压都是指有效值。(√) (3)电容器的耐压值指的是交变电流的最大值。(√) (4)我国生活用电的频率是50 Hz，这种交变电流的方向在1 s内改变100次。(√) (5)生活用电的电压220 V指有效值，动力用电的电压380 V指峰值。(×) (6)交变电流的有效值是从电流的热效应角度规定的。(√) 预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中 问题1 问题2 　交变电流与直流电 [要点归纳] 1.交变电流与直流电的辨析 (1)交变电流的方向随时间变化，而直流电的方向不随时间变化。另外，交变电流的大小可以不变，如矩形脉冲，而直流电的大小也可以变化。 (2)判断是不是交变电流，至少需在一个周期内观察。如矩形波，该电流在正半周期或负半周期，电流的大小和方向都没有发生变化，但在一个周期或更长的时间内，电流的方向随时间发生变化，所以是交变电流。 (3)交变电流的波形不一定是曲线，不能认为凡是波形是曲线的，就一定是交变电流。 2.交变电流的图象 (1)正弦式交变电流随时间变化的图象是一条正弦曲线，如图2所示。从图中可以知道正弦式交变电流的最大值Im和周期T。 图2 (2)交变电流的共同特点是方向做周期性变化，大小可以变，也可以不变。 [精典示例] [例1] (2018·泉州高二检测)(多选)如图所示的四种电流随时间变化的图象中，属于交变电流的有(　　) 解析　A图电流数值总为正，表示电流方向不变，是直流电。B图电流值也总是正值，表示电流方向不变，电流大小随时间变化，也是直流电。C图电流大小不随时间变化，但方向随时间变化，是交变电流。D图电流大小和方向都随时间变化，是交变电流，而且是正弦式交变