3.2交变电流的描述-2023-2024学年高二物理举一反三系列（人教版2019选择性必修第二册）

3.2交变电流的描述原卷版 目录 一、 【周期和频率知识点梳理】 1 二、 【四值问题知识点梳理】 2 三、 【感抗和容抗知识点梳理】 9 1、 【周期和频率知识点梳理】 1．周期(T)：交变电流完成一次周期性变化所需的时间．在交变电流的图像中，一个完整的正弦波形对应的时间为一个周期T. 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＝，如图为我国照明电路的u－t图像，则交流电的周期T＝0.02 s，频率f＝50 Hz. 4．角速度与周期、频率的关系：ω＝＝2πf. 5．交变电流的周期和频率跟发电机转子的角速度ω或转速n有关．ω(n)越大，周期越短，频率越高，其关系为T＝，ω＝＝2πf＝2πn. 【周期和频率举一反三练习】 1．（多选）关于交变电流的周期和频率，下列说法正确的是（　　） A．正弦式交变电流连续两次出现正向最大值的时间间隔等于周期 B．50Hz的交变电流，其周期为0.05s C．频率为50Hz的交变电流，1s内方向变化100次 D．频率为50Hz的交变电流，1s内方向变化50次 2．发电机与电动机的结构非常相似。图甲是小型交流发电机的示意图，在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁场方向垂直的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图乙所示，发电机线圈内阻为，外接一只电阻为的灯泡，不计电路的其他电阻，则（    ） A．时线圈平面与中性面垂直 B．每秒内电流方向改变100次 C．产生交变电流的周期为 D．线圈的转速为 3．一个矩形线圈在匀强磁场中转动，产生的感应电动势（V），则以下说法正确的是（　　） A．交变电流的频率是 B．交变电流的周期是0.01s C．时，线圈位于中性面 D．时，e有最大值 4．由交流电动势的瞬时值表达式，可知（　　） A．此交流电的频率是 B．此交流电的周期是 C．当时，此交流电动势有最大值 D．当时，产生此交流电的线圈平面与中性面重合 2、 【四值问题知识点梳理】 1．峰值： (1)交变电流的电压、电流能达到的最大数值叫峰值．若将交流电接入纯电阻电路中，则电路中的电流及外电阻两端的电压的最大值分别为Im＝，Um＝ImR. (2)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：确定交变电流有效值的依据是电流的热效应．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． (1)在正弦式交变电流中，最大值与有效值之间的关系 E＝＝0.707Em，U＝＝0.707Um，I＝＝0.707Im (2)当电流是非正弦式交变电流时，必须根据有效值的定义求解．先计算交变电流在一个周期内产生的热量Q，再将热量Q用相应的物理量的有效值表示，即Q＝I2RT或Q＝T，最后代入数据求解有效值． 3．有效值的理解 (1)交流电流表、交流电压表的示数是指有效值． (2)用电器铭牌上标的值(如额定电压、额定功率等)指的均是有效值． (3)计算热量、电功率及保险丝的熔断电流指的是有效值． (4)没有特别加以说明的，是指有效值． (5)“交流的最大值是有效值的倍”仅适用于正(余)弦式交变电流． 4．有效值的计算 (1)公式法：利用E＝、U＝、I＝ 计算，只适用于正(余)弦式交变电流． (2)利用有效值的定义计算(非正弦式电流)：计算时“相同时间”至少取一个周期或为周期的整数倍． (3)利用能量关系：当有电能和其他形式的能量转化时，可利用能量的转化和守恒定律来求有效值． 5．有效值求解的三点注意 (1)计算有效值时要注意根据电流的热效应，抓住“三同”：“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”列式求解． (2)利用两类公式Q＝I2Rt和Q＝t可分别求得电流有效值和电压有效值． (3)若图像部分是正弦式交变电流，其中的从零(或最大值)开始的周期整数倍的部分可直接应用正弦式交变电流有效值与最大值间的关系Im＝I、Um＝U求解． 6．几种典型电流的有效值 正弦式交变电流 正弦半波电流 矩形脉冲电流 非对称性交变电流 I= I= I=Im I= 7．对交变电流“四值”的理解和应用 物理量 表达式 适用情况及说明 瞬时值 e＝Emsin ωt u＝Umsin ωt i＝Imsin ωt 计算线圈某时刻的受力情况 最大值(峰值) Em＝nBSωIm＝ 讨论电容器的击穿电压 有效值 对正弦式交变电流有：E＝ ， U＝，I＝ (1)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等) (2)电气设备“铭牌”上所标的一般是有效值 (3)保险丝的熔断电流为有效值 (4)电表的读数为有效值 平均值