3.2 交变电流的描述 学案 -2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

交变电流的描述学案 【学习目标】 1、知道有效值的概念并能计算正弦交流电和非正弦交流电的有效值； 2、掌握交流电的四值（最大值、瞬时值、有效值、平均值）的计算； 3、经过了解交变电流的产生和变化规律的学习，进一步加深对交变电流的了解。 【重点难点】 1、交流电的四值（最大值、瞬时值、有效值、平均值） 2、对非正弦式交变电流的有效值的计算 [预习案]1先通读教材，完成助读，熟记并理解基本知识，再完成检测；2独立完成，用时20分钟 一、教材助读 1、表征交变电流的物理量 （1）、写出正弦式交变电流电动势的最大值、瞬时值、有效值以及平均值表达式？ （2）、对于正弦式交变电流其有效值与最大值得关系是： ，是不是对一切交变电流都是如此？ 2、表征交变电流变化快慢的物理量有哪些？并写出它们间的关系式 二、预习自测 1、某交变电流的方向在1 s内改变100次，则其周期T和频率f分别为(　 　) A．T＝0.01 s B．T＝0.02 s C．f＝100 Hz D．f＝50 Hz 2、一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的交变电动势的图象如图所示，则(　 　) A．交变电流的频率是4π Hz B．当t＝0时，线圈平面与磁感线垂直 C．当t＝π s时，e有最大值 D．交流电的周期是2π s 3、如图是一个正弦式交变电流的图象，下列说法正确的是(　 　) A．周期是0.2 s，电流的峰值是10 A B．周期是0.15 s，电流的峰值是10 A C．频率是5 Hz，电流的有效值是10 A D．频率是0.2 Hz，电流的有效值是7.07 A [探究案] ---- 合作学习：讨论、展示、点评、大胆质疑、共同探究（分组实验） 探究点一 交变电流的有效值 问题1 小组内共同解决P35页的思考与讨论的问题 1、通过一个R＝1Ω的电阻的电流i随时间变化的曲线。这个电流不是恒定电流。（1）怎样计算通过t＝1s内电阻R中产生的热量？ （2）如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过这个电阻R，也能在1s内产生同样的热，这个电流是多大？ 2、交流电的有效值概念：_____________________________________________________ 3、对于正弦式交变电流其有效值与最大值得关系： 针对训练： 1、如图所示为一交变电流的图象，则该交变电流的有效值为多大？ 2、某一交流电的电压波形如图6所示，求这一交流电的电压有效值U. 探究点二 交变电流的四值 问题2 峰值、有效值和平均值有什么区别？在我们经常遇到的问题中，那些地方应用有效值？那些地方应用最大值？那些地方应用平均值？ 针对训练： 3、某交变电压随时间的变化规律如图3所示，则此交变电流的频率为________Hz.线圈转动的角速度是________rad/s.若将此电压加在10 μF的电容器上，则电容器的耐压值不应小于________V. ( ψ a b c d O` O R B V )4、如图所示，矩形线圈的匝数为n，线圈面积为S，线圈电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R，在线圈由图示位置转过90°的过程中，求： (1)通过电阻R的电荷量q. (2)电阻R上产生的焦耳热Q. ⑶此电压表的示数是多少？ 探究点三 正弦式交变电流的公式和图像 问题3 试写出课本56页图3.2-3图像的函数表达式 [归纳总结] [反馈测评] 1、一个矩形线圈在匀强磁场中转动，产生的感应电动势按正弦规律变化，其瞬时值的表达式为e=220sin100πtV，下列说法中正确的是：( ) A．频率是50Hz B．.当t=0时，线圈平面与中性面重合 C．当t=1/100 s时，e的值最大，为220V D．线圈转动的角速度为314rad/s 2、下列数据中不属于交变电流有效值的是（ ） 　A.交流电表的示数　　　　　　　B.灯泡的额定电压 C.电容器的耐压值　　　　　　　D.保险丝的额定电流 3、一个接在直流电源上的电热器所消耗的电功率为P1，若把它接到电压最大值与直流电压相等的正弦式交流电源上，该电热器所消耗的电功率为P2，则P1：P2为：( ) A.2：1 B.1：2 C.1：1 D.1： 4、一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，周期为T。从中性面开始计时，当t=T/12时，线圈中感应电动势的瞬时值为2V，则此交变电流的有效值为（ ） A. 2V B. 2V C.V