(讲义)第3章 第1节 交变电流的特点-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册(鲁科版2019)

第1节　交变电流的特点 1．掌握交变电流的周期、频率、最大值、有效值的概念。 2．学会用等效替代法、公式法解决实际问题。会区分直流电流和交流电流。 3．能观察恒定电流和交变电流的图像。 4．会计算现实生活中交变电流的最大值和有效值。 知识点一　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。 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，俗称交流电。 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。 甲　　　　　　　　　　　乙 　大小不变而方向随时间做周期性变化的电流也是交变电流。 1．思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)直流电流就是指恒定电流。 (×) (2)只要电流的方向随时间做周期性变化，就是交流电。 (√) 知识点二　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1次周期性变化所需的时间 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。 　周期和频率都是描述交变电流变化快慢的物理量。 2．思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)我国生活用电的频率是50 Hz，这种交变电流的方向在1 s内改变100次。 (√) (2)交变电流一定是按正弦规律变化的。 (×) 知识点三　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，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。 　所有的交变电流，其峰值都是有效值的倍对吗？ 提示：不对，只有正弦式交变电流才是。 3．思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)家用电器铭牌上标称的电流、电压都是指有效值。 (√) (2)交变电流的有效值是从电流的热效应角度规定的。 (√) 4．填空 有一交变电流如图所示 由图可知，其周期为0.8 s，频率为1.25 Hz，最大值为4 A。 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。 考点1　交变电流与直流电 1．电流、直流、交流的分类 (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(或余弦)式交变电流、矩形波交变电流、锯形波交变电流等。 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，如方形波交变电流，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。 【典例1】　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 B　[由i­t图像可知，电流的大小变化，但电流方向一直为正，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。] 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i­t或u­t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。 [跟进训练] 1．下列四个图像中不属于交流电的是(　　) A　　　　　　　　　　B C　　　　　　　　　　D D　[A、B、C中i的方向均做周期性变化，故它们属于交流电，D中i的大小变化而方向不变，属直流电。] 考点2　交变电流的周期和频率 1．对交变电流的周期和频率的理解 周期和频率是描述交变电流的物理量，跟