第3章 第1节 交变电流的特点-【高考领航】2023-2024学年高中物理选择性必修第二册同步核心辅导与测评（鲁科版）

第1节　交变电流的特点 核心素养要求 核心素养呈现 1.知道什么是直流电、交变电流并能够区分. 2.知道交变电流的周期、频率以及它们之间的关系. 3.理解交变电流的最大值和有效值，能利用有效值的定义计算常见交变电流的有效值. 　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． 2．恒定电流：大小和方向都不随时间变化的电流． 3．交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的电流，俗称交流． 4．图像特点 (1)恒定电流的图像是一条与时间轴平行的直线，如图甲所示． (2)交变电流的图像有时会在时间轴的上方，有时会在时间轴的下方，即随时间做周期性变化，如图乙所示． 在日常生活中，手电筒和日光灯是家庭中必备的照明工具，但给两用电器提供电能的电源是不同的，它们产生的电流相同吗？ 提示：不相同．电池是直流电源，它提供的是直流电；家庭照明电路给日光灯提供的是交流电，其典型特征是电流方向发生变化． 　交变电流的周期和频率 1．交变电流的周期和频率的比较 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＝ 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． 打点计时器使用频率f＝50 Hz的交流电源，为什么打点计时器总是每0.02 s打一次点？ 提示：打点计时器使用的是交变电流，频率为f＝50 Hz，即周期T＝0.02 s，所以打点计时器每0.02 s打一次点． 　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，交变电流的电流、电压的峰值分别用Im和Um表示． 2．有效值 让交变电流和恒定电流分别通过相同阻值的电阻，如果它们在相同时间内产生的热量相等，则该恒定电流的数值就叫作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)我国民用交变电流的照明电压为220 V和动力电压为380 V都是指有效值．(√) (2)关系式I＝和U＝适用于任意的交变电流．(×) (3)交流电的有效值是指相同时间内，产生相同热量的直流电的值．(×) 　交变电流与直流电 [思考探究] 探究交变电流的特点如图所示，把电流表接入到模型发电机的输出端，摇动发电机的手柄，观察电流表的指针摆动情况是怎样的？电流表指针的摆动情况说明什么问题？ 提示：随着线圈的转动，电流表的指针不停地在“0”刻度线两侧左右摆动，说明手摇发电机产生的电流大小、方向都处于变化中． [思维深化] 1．直流、交流、恒定电流的特点 (1)电流分类：按电流的方向是否变化分直流和交流两种，方向不变的电流称为直流，方向变化的电流称为交流． (2)直流分类：分为恒定电流和脉动直流，其中大小、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． (3)交流分类：按交流电图像特点分正弦式交变电流、矩形波交变电流、锯齿波交变电流等． 2．交变电流与直流电的本质区别 (1)交变电流的大小不一定变化，如矩形波交变电流，其大小可以是不变的；直流电的大小不一定不变． (2)交变电流与直流电的最大区别在于交变电流的方向发生周期性变化，而直流电的方向不变． 3．常见的几种交变电流的图像 (1)图像：不同的交变电流的变化规律不同，常见的有以下几种情况，如图所示． (2)特点无论大小是否变化，但都有一个共同的特点，就是电流的方向一定随时间做周期性变化． 　对于如图所示的电流i随时间t做周期性变化的图像，下列描述正确的是(　　) A．电流的大小变化，方向也变化，是交流电 B．电流的大小变化，方向不变，不是交流电 C．电流的大小不变，方向不变，是直流电 D．以上说法都不正确 【解析】　由i-t图像可知，电流的大小变化，但电流一直为正值，故电流方向不变，根据交变电流、直流电的定义可知，是直流电，B正确． 【答案】　B 识别交变电流的两点技巧 (1)只要电流的方向发生周期性变化即为交变电流． (2)在i-t或u-t图中，正负表示方向，在读图时不仅要注意图像中的坐标原点是否为0，还要观察i、u的值有无正负变化． [针对训练] 1．(多选)下列四个图像中属于交流电的是(　　) 解析：选ABC.A、B、C中e的方向均做周期性变化，故它们属于交流电，D中e的大小变化而方向不变，属于直流电． 　交变电流的周期和频率 [思考探究] (1)如图所示为线框在磁场中转动产生交变电流的示意图，图中电流表指针左、