3.2 交变电流的描述-2021-2022学年高二物理精讲与精练高分突破考点专题系列（人教版2019选择性必修第二册）

第三章：交变电流 3.2：交变电流的描述 一：知识精讲归纳 考点一、周期和频率 1．周期(T)：交变电流完成一次周期性变化所需的时间． 2．频率(f)：周期的倒数叫作频率，数值等于交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数． 3．周期和频率的关系：T＝. 或f＝ 4．角速度与周期、频率的关系：ω＝＝2πf. 二、峰值和有效值 1．峰值：交变电流的电压、电流能达到的最大数值叫峰值．电容器所能承受的电压要高于交流电压的峰值，否则电容器就可能被击穿． 2．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，则此恒定电流的数值叫作交变电流的有效值． 3．在正弦式交变电流中，最大值与有效值之间的关系 E＝＝0.707Im＝0.707Um，I＝＝0.707Em，U＝ 三、正弦式交变电流的公式和图像 1．正弦式交变电流的公式和图像可以详细描述交变电流的情况．若线圈通过中性面时开始计时，交变电流的图像是正弦曲线． 2．若已知电压、电流最大值分别是Um、Im，周期为T，则正弦式交变电流电压、电流表达式分别为u＝Umsin t. t，i＝Imsin 技巧归纳 有效值的理解计算 1．有效值的理解 (1)交变电流的有效值是根据电流的热效应定义的，与电流的方向无关． (2)“等效”理解：相同电阻、相同时间，产生相同热量．交变电流与多大的直流电“效果”相同，有效值就是多大． 2．有效值的计算方法 (1)分段计算交变电流在一个周期内产生的热量Q. (2)让直流电流(实际上是恒定电流)通过相同的电阻，在交变电流一个周期内产生的热量等于Q.如Q＝I2RT或Q＝T，相对应的I、U即为交变电流、电压的有效值． 3．几种常见交变电流的有效值 交变电流名称 交变电流图象 有效值 正弦式交变电流 eq \a\vs4\al() U＝Um 正弦半波交变电流 eq \a\vs4\al() U＝Um 正弦单向脉冲电流 eq \a\vs4\al() U＝ 矩形脉冲电流 eq \a\vs4\al() U＝Um 非对称性交变电流 eq \a\vs4\al() U＝ 交变电流的“四值”对比 物理含义 重要关系 适用情况 瞬时值 交变电流某一时刻的值 e＝Emsinωt i＝Imsinωt 计算线圈某一时刻的受力情况 最大值 最大的瞬时值 Em＝NBSω Im＝ 确定用电器的耐压值 有效值 跟交变电流的热效应等效的恒定电流值 E＝ U＝ I＝ (1)计算与电流热效应相关的量(如功率、热量) (2)交流电表的测量值 (3)电气设备标注的额定电压、额定电流 (4)保险丝的熔断电流 平均值 交变电流图象中图线与时间轴所夹面积与时间的比值 E＝n I＝ 计算通过电路截面的电荷量 二：考点题型归纳 题型一：交变电流的频率和峰值 1．（2021·四川省内江市第六中学高二阶段练习）某交流发电机的示意图如图甲所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动。已知线圈面积S=0.01m2，线圈电阻r=2Ω，外接定值电阻的阻值R=8Ω，其他电阻不计，电路中的交流电压表、交流电流表均为理想电表，线圈产生的感应电动势随时间的变化规律如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．线圈产生的交变电流的频率为100Hz B．电流表的示数为0.6A C．电压表的示数为6V D．匀强磁场的磁感应强度大小为6T 2．（2021·河南南阳·高二阶段练习）如图所示，家庭电路上接有保险丝、交流电压表、“ ”的电饭锅及“ ”的抽油烟机，现接入 的交流电，电饭锅和抽油烟机均正常工作，下列说法正确的是（　　） A．交流电压表的示数为 B． 内流过保险丝的电流方向改变100次 C．电饭锅的热功率是抽油烟机的热功率的2.3倍 D．为保障电路正常工作，保险丝的额定电流不能小于 3．（2021·全国·高二）如图所示，一矩形线圈的面积为S，匝数为N，电阻为r，处于磁感应强度大小为B的水平匀强磁场中，绕垂直磁场的水平轴OO′以角速度ω匀速运动。线圈通过滑环与定值电阻R及理想电流表组成闭合回路。已知理想电压表的示数为U，从线圈平面与磁感线平行的位置开始计时，则（　　） A．R两端电压瞬时值的表达式为 B．理想电流表的示数为 C．从 到 的时间内，穿过线圈平面磁通量的变化量为零 D．若ω=100π rad/s，通过R的电流每秒钟方向改变50次 题型二：交变电流的瞬时值 4．（2021·湖南·长沙县第九中学高二阶段练习）一正弦式交流电的电压随时间变化的规律如图所示，由图可确定该电压的（　　） A．该交流电的电压峰值为 V B．该交流电的周期为2s C．该交流电的电压的有效值为 V D．瞬时值表达式