3.2.1交变电流的描述 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 主备人 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 1、 周期、频率、角速度和转速 周期、频率和转速的关系： 角速度：ω= 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。 (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是线圈做圆周运动的周期。( ) (2)交变电流的有效值总是小于峰值。( ) (3)交变电流的峰值为有效值的倍。( ) (4)我国民用交变电流中的照明电压220 V和动力电压380 V，指的是最大值。( ) (5)交流电压表测得的数值是指电压的有效值。( ) (6)电容器外壳上标的电压值指的是交流电的峰值。( ) (7)对于一个正弦式电流，峰值同周期、频率一样是不变的，但有效值是随时间不断变化的。( ) 课堂拓展 1．如图所示，线圈abcd的面积是0.05 m2，共100匝，线圈电阻为 1 Ω，外接电阻R为9 Ω，匀强磁场的磁感应强度大小B＝ T，当线圈以300 r/min的转速匀速旋转时。 (1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式； (2)求线圈转过 s时电动势的瞬时值； (3)求电路中电压表和电流表的示数； (4)求从中性面开始计时，经 s通过电阻R的电荷量。 2．已知某电阻元件在正常工作时，通过它的电流按如图所示的规律变化，今将这个电阻元件与一个多用电表串联(已调至交变电流电流挡)，则多用电表的读数为( ) A．5 A　 B．4 A　 　C．4 A D.5 A 3.．如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B。电阻为R、半径为L、圆心角为45°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面且过O点的轴以角速度ω匀速转动(O点位于磁场边界)。则线框内产生的感应电流的有效值为( ) A. B. C. D. 4．在如图所示的电路中，若仅减小交变电流的频率，三盏电灯亮度的变化是( ) A．L1将变亮 B．L2将变暗 C．L3将变暗 D．L1、L2、L3都将变亮 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