3.2交变电流描述 导学案 -2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

题目 3.2 交变电流的描述 课型 新授课 日期 2023.11 学习目标 1.掌握交变电流的周期、频率、线圈转动角速度三者之间的关系。 2.能理解电流的有效值是与热效应有关的量。 3.掌握交变电流有效值与峰值的关系，会进行有效值的计算。 基础知识 一、周期、频率、角速度和转速 物理量 定义 单位 公式 意义 周期 交变电流完成 所需的时间 T＝ 周期越大，则交变电流变化越慢 频率 交变电流完成周期性变化的 与所用时间之比 (符号是 ) f＝ 频率越大，则交变电流变化越快 角速度 产生交变电流的线圈单位时间转过的弧度 弧度每秒(rad/s) ω＝＝2πf 角速度越大，则交变电流变化越 转速 产生交变电流的线圈单位时间转过的圈数 转每秒(r/s) n＝f 转速越大，则交变电流变化越 二、交变电流的瞬时值、峰值、有效值 1．瞬时值：交变电流某一时刻的值，是关于时间的函数。 2．峰值 (1)定义：交变电流的电压、电流所能达到的 。　 (2)应用：电容器所能承受的电压要 交流电压的峰值。 3．有效值 (1)定义：让交变电流和恒定电流分别通过大小 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，而这个恒定的电流与电压分别为I、U，我们就把I、U叫作这个交变电流的有效值。 注意　根据定义求解有效值时要注意“三同”，即电阻相同、时间相同、产生的热量相同。 (2)实际中的有效值 a．使用交流的电气设备上所标注的额定电压和额定电流。 b．交流电表测量的数值。 c．无特别说明时提到的交变电流的数值。 注意　在计算交变电流通过导体产生的热量和电功、电功率以及确定保险的熔断电流时，只能用交变电流的有效值。 (3)在正弦式交变电流中：有效值E＝ ，U＝ ，I＝ 。 三、正弦式交变电流的公式和图像(以电压为例) 1．公式：u＝Umsinωt＝ ＝ 。 2．图像 四、电感器和电容器对交变电流的作用 1．电感器对交变电流的阻碍作用 把线圈接入交流电路时，除了线圈自身的电阻对交变电流有阻碍作用外，还有由于线圈与交变电流之间的 作用所引起的阻碍作用，这叫 。实验和理论分析都表明，线圈的自感越 、交流的频率越 ，线圈的感抗就越大。 2．交变电流能够通过电容器 当电容器接到交流电源两端时，由于电容器两端电压不断变化而不断地 ，电路中就有了 的电流，表现为交流“通过”了电容器。 3．电容器对交变电流的阻碍作用 电容器对交流阻碍作用的大小叫 。实验和理论分析都表明，电容器的电容越 ，交流的频率越 ，电容器对交流的阻碍作用就越小，即容抗越小。 课堂拓展 1. 我国电网中交变电流的周期是0.02 s，1 s内电流的方向发生多少次变化？ 2. 一个灯泡，上面写着“220 V 40 W”。当它接在正弦式交流电源上正常工作时，通过灯丝电流的峰值是多少？ 3. 图是一个正弦式交变电流的波形图。根据i-t图像求出它的周期、频率、电流的峰值、电流的有效值。 4. 有一个电热器，工作时的电阻为50 Ω，接在电压u为Um sin ωt的交流电源上，其中Um为311 V，ω为100 π s -1 。该电热器消耗的功率是多大？ 5. 有A、B、C三条导线，它们与大地之间的电压随时间变化的规律如图所示。这三个电压中，它们的峰值有什么关系？它们的周期有什么关系？ 随堂检测 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 2．如图所示为教学演示用交流发电机。以不太快的速度摇动发电机，与发电机相连的小灯泡将一闪一闪发光。现将摇动速度加倍，下列分析正确的是( ) A．小灯泡闪光周期将加倍，亮度增大 B．小灯泡闪光频率将加倍，亮度增大 C．小灯泡闪光频率将不变，亮度增大 D．小灯泡闪光频率将加倍，亮度不变 3．小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO′，线圈绕OO′匀速转动，如图所示，单匝矩形线圈的ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压( ) A.峰值是e0