第三章 第一节 交变电流的特点-2020-2021学年高中物理选修3-2【导学教程】同步辅导（鲁科版）word

第一节　交变电流的特点 [学习目标] 1．知道什么是恒定电流、交变电流。 2．知道交变电流的周期和频率以及它们之间的关系。 3．理解有效值的物理意义，知道正弦式交变电流的最大值和有效值之间的关系。 4．会用有效值的定义计算常见交变电流的有效值。 一、恒定电流和交变电流的比较 1．恒定电流：大小和方向都不随时间变化的电流。 2．交变电流：大小和方向随时间做周期性变化的电流。 3．图象特点[来源:学科网] (1)恒定电流图象是一条水平直线。 (2)交变电流图象有时会在时间轴的上方，有时会在时间轴的下方，是一条曲线。 二、描述交变电流的物理量 1．周期、频率、最大值、有效值 区别联系 物理量 概念(或物理意义) 符号及单位 联系 周期 完成一次周期性变化所需要的时间 T、s 用来表示电流变化快慢， f＝ 频率 1 s内完成周期性变化的次数 f、Hz 最大值 交变电流在一个周期内所能达到的最大值 Um、V Im、A 对正弦式(或余弦式)交流电有 I＝Im U＝Um 有效值 和交变电流通过相同阻值的电阻，相等时间内产热相等的恒定电流的值称为交流的有效值 U、V I、A 2.有关交流的常见数值及说法 (1)我国工农业生产及生活用电的周期为0.02_s，频率为50_Hz，电流方向每秒改变100次。 (2)电气元件或设备上所标的耐压值是指该设备所能承受的交流电压的最大值。 (3)交流用电设备上所标的额定电压和额定电流是有效值；交流电流表和交流电压表的示数是有效值；交变电流的数值在无特别说明时都指有效值。 [说明]　有效值是从热效应的角度来定义的，在定义有效值时一定要注意“三同”：相同时间、相同电阻、产生相同热量。 ►自主思考——判一判 (1)大小不变的电流就是直流电流。 (2)只要电流的方向改变就叫交变电流。 (3)用交流电流表和电压表测得的数值是有效值。 (4)照明电路电压220 V指的是有效值。 (5)只要是交变电流，其峰值就是有效值的倍。[来源:Zxxk.Com] 答案　(1)×　(2)√　(3)√　(4)√　(5)× 考点一　直流电和交变电流的认识 [问题探究] 下图画出的四种电流的波形，都是周期性变化的。你能判断出哪些是交变电流吗？其中哪个是正弦式交变电流呢？你能得出什么样的规律呢？ 图3－1－1 提示　题图乙、丙为交变电流，题图乙是正弦式交变电流。大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫交变电流，其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流。 [知识提炼] 1．直流电及其分类 (1)方向不随时间变化的电流叫直流电。 (2)直流电分为恒定电流和脉动直流电两类。其中大小和方向都不随时间改变的电流叫恒定电流；方向不随时间改变，而大小随时间改变的电流叫脉动直流电。 2．交变电流及其分类 (1)大小和方向随时间做周期性变化的电流叫交变电流。其中大小不变、方向改变的电流也是交变电流。 (2)按交变电流的特点可分为正弦(或余弦)式交变电流、矩形波交变电流和锯齿波交变电流等。 3．交变电流的图象 (1)正弦式交变电流随时间的变化情况可以由图象表示出来，图象描述的是交变电流随时间变化的规律，它是 一条正弦曲线，如图3－1－2所示。从图中我们可以找出正弦式交变电流的最大值Im和周期T。 图3－1－2 (2)非正弦式交变电流的形式多种多样，如图3－1－3是几种常见的交变电流的图象。 图3－1－3 　(多选)关于交变电流和直流电的说法中正确的是 A．如果电流大小做周期性变化，则一定是交变电流 B．直流电的大小可以变化，但方向一定不变 C．交变电流一定是按正弦或余弦规律变化的 D．交变电流的最大特征就是电流的方向发生周期性的变化 [解析]　方向不随时间变化的电流是直流，其大小可以变化，若大小也不变则为恒定电流；大小和方向随时间做周期性变化的电流，叫交变电流，其中方向周期性变化是主要特征，正弦或余弦是其中的一种，故选项A、C错误，选项B、D正确。 [答案]　BD 考点二　交变电流有效值的理解与计算 [问题探究] 如图3－1－4所示为一交变电流的图象 图3－1－4 (1)交变电流的有效值是根据什么定义的？ (2)如何求该交变电流的有效值？ 提示　(1)热效应。 (2)让直流和交流通过同一个电阻R，如果在相同的时间t内，生热Q相同，那么这个直流值就是交流的有效值。 [知识提炼] 1．交变电流有效值的定义 (1)交变电流的有效值是根据电流的热效应定义的。 (2)等效是指恒定电流和交变电流，在相同的时间内，在相同的电阻上产生的热量相同。 (3)通常所说的交变电流的电压、电流，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，都是指其有效值。 2．交变电流有效值的计算 (1)若是正弦式