第3章 3 交变电流-2021-2022学年高中物理选修1-1【名师导航】同步Word教参(人教版)

三、交变电流 学 习 目 标 知 识 脉 络 1.知道交变电流是如何产生的．(难点) 2．知道交变电流的变化规律，会用图象及特征物理量描述交变电流．(重点) 3．掌握正弦式交变电流的有效值．(重点) 4．理解交变电流通过电容器的原因．(难点) 一、交流发电机及交流的变化规律 1．构造 发电机都由固定不动的定子和能够连续转动的转子等部件构成． 2．工作原理 转子的转动使得穿过线圈的磁通量发生变化，在线圈中激发出感应电动势，通过接线端引出，接在回路中，便产生了交变电流． 3．交变电流和直流 大小和方向随时间做周期性变化的电流叫交变电流．简称交流(AC)．只沿一个方向流动的电流叫直流(DC)． 4．正弦式电流的变化规律 (1)正弦式电流规律：i＝Imsin ωt，u＝Umsin ωt (2)波形如图所示： 5．描述交变电流的物理量 (1)瞬时值：交流电在某一时刻的值． (2)峰值：电动势、电流、电压的最大值． (3)周期和频率：表示交变电流变化的快慢，T＝. 我国使用的交流频率为50 Hz. 二、交流与电容器　交流的有效值 1．当电容器接到交流电路上，电容器交替进行充电和放电，电路中形成电流． 2．电容器的电路特征：电容器能够通交流、隔直流． 3．有效值：把交流和直流分别通过相同的电阻，如果在相等的时间内它们产生的热量相等，这个直流电压、电流的数值称为交流电压、电流的有效值． 4．正弦式电流的有效值 Ue＝≈0.707Um，Ie＝≈0.707Im. 1．思考判断 (1)交流发电机可以将机械能转化为电能． (√) (2)家用照明电是交变电流． (√) (3)只要线圈在磁场中转动，就可以产生交变电流． (×) (4)电容器在交流电路中对电流有阻碍作用． (√) (5)交变电流的有效值是以电流的热效应定义的． (√) (6)交流电、直流电都能通过电容器． (×) 2．(多选)如图所示图象中属于交流电的有(　　) ABC　[D图表示的电流大小发生了周期性变化，而方向没有变化，A、B、C图中的电流大小、方向发生了周期性变化．] 3．有一台使用交流电的电冰箱上标有额定电压为“220 V”的字样，这“220 V”是指(　　) A．交流电电压的瞬时值 B．交流电电压的最大值 C．交流电电压的平均值 D．交流电电压的有效值 D　[若无特殊说明，各电器上标的额定值都是有效值，故D正确．] 4．(多选)如图所示，将电灯与电容器串联接入通有交变电流的电路中，灯泡发光，则(　　) A．自由电荷通过了电容器两极板间的绝缘电介质 B．自由电荷没有通过电容器两极板间的绝缘电介质 C．接入交变电源使电容器两极板间的绝缘电介质变成了导体 D．电容器交替进行充放电，电路中就有电流，表现为交变电流“通过”了电容器 BD　[电容器“通交流”是因为两极板不断地充、放电，从而使电路中有电流，而不是自由电荷通过了两极板间的电介质，所以B、D项正确．] 交变电流的变化规律 1.描述交变电流的物理量 (1)瞬时值：i＝Imsin ωt，u＝Umsin ωt. (2)峰值：电流和电压的最大值，即Im和Um. (3)周期和频率 ①周期：交流完成一次周期性变化所用的时间叫做交流的周期，用T表示． ②频率：交流在1 s内发生周期性变化的次数，叫做交流的频率，用f表示．单位是赫兹，符号Hz. 周期与频率的关系：T＝.角速度与周期、频率的关系：ω＝＝2πf. 2．图象 交变电流的变化规律可以用示波器显示出来，正弦式电流的变化规律图象如图所示． 【例1】　(多选)一个按正弦规律变化的交变电流的i­t图象如图所示，根据图象可以断定(　　) A．交变电流的频率f＝0.2 Hz B．交变电流的有效值I有＝14.14 A C．交变电流瞬时值表达式i＝20sin(0.02t) A D．在t＝时刻，电流的大小与其有效值相等 思路点拨：解此题要把握两点： ①图象提供的信息及和瞬时值的对应关系． ②最大值和有效值之间的关系． BD　[从图中可以看出，交变电流的最大值为Im＝20 A．有效值为I有＝＝ A＝10 A＝14.14 A 交变电流的周期为T＝0.02 s 所以f＝＝50 Hz 交变电流的瞬时值表达式为 i＝Imsin ωt＝Imsin(2πft)＝20sin(314t) A 在t＝时，交变电流的瞬时值为i＝Imsin t＝Imsin ＝(A)，所以答案为B、D.] [注意事项]　 (1)利用有效值U＝≈0.707Um，I＝≈0.707Im计算只适用正弦交流电． (2)理解图象的物理意义，从图象中找出周期和最大值，写出瞬时表达式． ［跟进训练］ 1．已知交变电压瞬时值的表达式为u＝311sin 100πt V，从t＝0到第一次电压出现峰值的时间(　　) A．0.005 s　　　　　 B．