(讲义)第3章 第2节 描述交变电流的物理量-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册(粤教版2019)

第二节　描述交变电流的物理量 1．知道交变电流的周期、频率的含义，以及它们相互间的关系。 2．知道交变电流的峰值和有效值的意义。经历根据电流的热效应推导交变电流有效值的过程，体会“等效”的科学方法。 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。 4．理解交变电流的图像意义，能从图像中获取相关信息。 知识点一　交变电流的周期和频率 1．周期：交变电流完成一次周期性变化的时间叫作它的周期。单位是s。 2．频率：交变电流在1 s内完成周期性变化的次数叫频率。单位是Hz。 3．周期T、频率f、角速度ω的关系：ω＝＝2πf，T＝。 知识点二　交变电流的峰值和有效值 1．峰值：交变电流在一个周期内所能达到的最大值。 2．有效值 (1)定义：交变电流和恒定电流分别通过相同阻值的电阻，如果在交变电流的一个周期内它们产生的热量相等，这一恒定电流的数值就是相应交变电流的有效值。 (2)应用： ①无特别说明的交变电流的电压、电流值是有效值。 ②交流电表测量的交变电流的电压、电流值是有效值。 ③交流电气设备铭牌上所标注的额定电压、额定电流指有效值。 3．正弦式交变电流有效值和峰值的关系 E＝≈0.707Em。 I＝≈0.707Im。 U＝≈0.707Um。 知识点三　用图像描述交变电流 1．物理意义：描述交变电流(电动势e、电流i、电压u)随时间t(或角度ωt)变化的规律。 2．正弦式交变电流的图像 1．思考判断(正确的画“√”，错误的画“×”) (1)对于一个正弦式电流的峰值同周期、频率一样是不变的，但有效值是随时间不断变化的。 (×) (2)正弦式交变电流的正负两部分是对称的，所以有效值为零。 (×) (3)正弦式交变电流的有效值等于峰值的倍。非正弦式交变电流的有效值不一定等于峰值的倍。 (√) (4)只要是交变电流，其峰值就是有效值的倍。 (×) (5)家用电器铭牌上标注的电流、电压都是指有效值。 (√) 2．(多选)某交变电流的方向在1 s内改变100次，则其周期T和频率f分别为(　　) A．T＝0.01 s　　 B．T＝0.02 s C．f＝100 Hz　 D．f＝50 Hz [答案]　BD 3．(多选)(2022·陕西延安第一中学高二期中)如图所示是一个正弦式交变电流的图像，下列说法正确的是(　　) A．周期是0.2 s，电流的峰值是10 A B．周期是0.25 s，电流的峰值是10 A C．频率是5 Hz，电流的有效值是10 A D．频率是5 Hz，电流的有效值是5 A AD　[由题图图像可知，交流电的周期T＝0.2 s，频率f＝＝5 Hz，交流电流的峰值为Im＝10 A，有效值I＝ A＝5 A，故选A、D。] (1)电磁打点计时器接到干电池上怎样调整也不打点，而接到学生电源的低压交流挡上就顺利打点，且每隔0.02 s打一个点。打点计时器打点时间间隔为什么为0.02 s？其时间间隔由什么决定？ 提示：电磁式打点计时器的打点频率与工作电流频率相同，我国生产、生活用电的频率为50 Hz，所以打点计时器的打点时间间隔T＝＝0.02 s；时间间隔由电源的频率决定。 (2)如图甲、乙中电炉烧水，设其他条件都相同，水的质量相等，水的初温相同。若恒定电流用10 min 把水烧开，而交变电流也用10 min把水烧开。两种情况下电阻热量相同吗？交流电电流的有效值是多少？ 提示：热量相同。有效值是3 A。 　交变电流的周期和频率 1．周期和频率的物理意义：交变电流的周期与频率都是描述交变电流变化快慢的物理量。 2．周期T：交变电流完成一次周期性变化的时间，单位是s。周期越大，电流变化越慢；在一个周期内，电流的方向改变2次。 3．频率f：交变电流在1 s内完成周期性变化的次数，单位是赫兹，符号为Hz，频率越大，电流变化越快。 4．周期和频率的关系：T＝或f＝。 【典例1】　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 C　[根据周期的定义知选项A错误；因为在一个周期的时间内，交变电流会出现正向和负向最大值各一次，但相邻两个峰值的时间间隔为半个周期，B错误；交变电流在一个周期内方向改变两次，即方向变化的频率为交变电流频率的2倍，故选项C正确；由T＝＝ s＝0.02 s，知选项D错误。] (1)由交变电流的图像可直接获得的信息有：①该交变电流的最大值、周期；②任意时刻交变电流的数值。 (2)掌握角速度ω、周期T、转速n的关系。 ω＝；ω＝2πn；n＝。 [跟进训练] 1．(多选)某小型发电机产生的交流电动势为e＝50sin 100πt(V)。对