第3章 第1节 交变电流的特点（Word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第二册（鲁科版2019）

　第3章　交变电流与远距离输电 第1节　交变电流的特点 核心素养导学 物理观念 (1)认识交变电流，知道生产生活中使用的多为正弦式交变电流。 (2)知道交变电流周期、频率的含义及二者之间的关系。 (3)知道交变电流最大值和有效值的含义及二者之间的关系。 科学思维 经历根据电流的热效应推导交变电流有效值的过程，体会“等效”的科学方法。 科学探究 能观察恒定电流和交变电流的图像。 科学态度与责任 了解我国家庭电路的频率和电压的有效值，知道家用电器的电压与电流的额定值是有效值。 一、直流电流和交变电流 1．直流电流 方向不随时间变化的电流称为直流电流(如图甲)。 2．交变电流 大小和方向随时间做周期性变化的电流称为交变电流(如图乙)。 二、交变电流的周期和频率 1．周期和频率 名称 周期(T) 频率(f) 定义 交变电流完成一次周期性变化所需要的时间 交变电流在一段时间内完成周期性变化的次数与这段时间之比 单位 s(秒) Hz(赫兹) 作用 表示交变电流变化的快慢 我国交变电流 0.02 s 50 Hz 联系 T＝ (或f＝) 2．正弦式交变电流 大小和方向随时间按正弦规律变化的电流。 三、交变电流的最大值和有效值 1．最大值 交变电流在一个周期内所能达到的最大值叫作交变电流的最大值，又称峰值，以此可以表示交变电流的强弱或电压的高低。交变电流的电流、电压的峰值分别用Im和Um表示。 2．有效值 让恒定电流和交变电流分别通过阻值相等的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，则该恒定电流的数值规定为这个交变电流的有效值。交变电流的电流、电压的有效值分别用I、U表示。 3．正弦式交变电流的有效值和最大值的关系 U＝≈0.707Um，I＝≈0.707Im。,1.根据如图甲、乙中电流变化的图像，判断下列说法的正误。 (1)甲、乙两图都表示交变电流。(×) (2)甲是交变电流，乙不是交变电流。(×) (3)甲不是交变电流，乙是交变电流。(√) 2．如图是手摇交流发电机模型，判断下列说法是否正确。 (1)若交变电流是线圈在匀强磁场中匀速转动形成的，则交变电流的周期也就是线圈匀速转动的周期。(√) (2)若交变电流的周期T＝0.02 s，则其频率为f＝50 Hz。(√) (3)若交变电流的周期T＝0.02 s，则发电机转子的角速度ω＝100π rad/s。(√) 3．如图所示，将一个恒定电流和一个交变电流分别通过同一个灯泡，若发现两种情况下小灯泡的亮度是相同的，则说明所通过的恒定电流和交变电流间存在怎样的关系？ 提示：恒定电流的值等于交变电流的有效值。 新知学习(一)|交变电流的周期和频率 [任务驱动] 如图，线圈在磁场中匀速转动的转速为n。 (1)通过电流表交变电流的周期和频率是多少？ (2)当线圈转速增大时，周期和频率怎样变化？ 提示：(1)频率f＝n，周期T＝。 (2)转速增大时，周期减小，频率增大。　　　　 [重点释解] 1．周期、频率与角速度、转速之间的关系 决定正弦式交变电流周期和频率大小的因素是发电机转子转动的角速度ω(单位为 rad/s)，有时也用转速n(单位为 r/s)来描述。 T、f与ω、n之间的关系是T＝＝，ω＝2πf＝2πn。 2．交变电流的周期 我国工农业生产和生活所用的交变电流，周期是0.02 s，频率是50 Hz，电流方向每秒改变100次。打点计时器所用的交变电流，频率是50 Hz，周期是0.02 s，所以打点计时器每隔0.02 s打一次点。 [针对训练] 1．关于交变电流的周期和频率，下列说法中正确的是(　 ) A．正弦式交变电流最大值连续出现两次的时间间隔等于周期 B．1 s内交变电流出现最大值的次数等于频率 C．交变电流方向变化的频率为交变电流频率的2倍 D．50 Hz的交变电流，其周期等于0.05 s 解析：选C　根据周期的定义知，在一个周期的时间内，交变电流会出现正向和负向最大值各一次，但相邻两个峰值的时间间隔为半个周期，A、B错误；交变电流在一个周期内方向改变两次，即方向变化的频率为交变电流频率的2倍，C正确；由T＝＝ s＝0.02 s，D错误。 2．电流方向每秒改变100次的交变电流，它的周期和频率分别是(　 ) A．0.01 s和100 Hz　　　 B．0.01 s和50 Hz C．0.02 s和50 Hz D．0.02 s和100 Hz 解析：选C　一个周期内电流方向改变两次，所以f＝50 Hz，则T＝0.02 s，C正确。 新知学习(二)|直流电和交流电的理解 [任务驱动] 如图所示，把小灯泡分别接到干电池和手摇发电机的输出端，闭合开关，摇动发电机的手柄，观察小灯泡的发光情况。 (1)小灯泡的发光情况相同吗？ (2)小灯泡的发光情况说明了