(教参)第三章 2 交变电流的描述-【精彩三年】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册课程探究与巩固教师用书word+课件PPT（人教版，浙江专用）

2　交变电流的描述 课程解读 课标要点 学科素养 链接浙江选考 用示波器或其他设备观察交变电流的波形，并测算其峰值和有效值 科学探究：用示波器或其他设备观察交变电流的波形，并测算其峰值和有效值 1．知道交变电流的周期、频率的概念，掌握T、f、ω之间的关系 2．理解交变电流的峰值、有效值的概念，会根据电流的热效应计算电流的有效值 (见学生用书P53) 知识点一　周期和频率 1．周期(T)：交变电流完成一次周期性变化所需的时间。 2．频率(f)：交变电流完成周期性变化的次数与所用时间之比叫作它的频率。 3．周期和频率的关系：T＝或f＝。 4．角速度与周期、频率的关系：ω＝＝2πf。 [思辨] 1．判断题(正确的打“√”，错误的打“”) (1)周期越小、频率越大，交变电流变化越快。(　√　) (2)频率的数值等于交变电流方向在单位时间内变化的次数。(　　) (3)频率的数值等于交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数。(　√　) (4)流过灯的交变电流不断变化，但我们看不出灯一明一暗，是因为电流变化太快。(　√　) 2．思考题：决定交变电流周期和频率的因素是什么？ 答案：发电机转子的角速度。 知识点二　峰值和有效值 1．峰值：交变电流的电压、电流能达到的最大数值叫峰值。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 (1)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，则此恒定电流的电流与电压的数值叫作这一交变电流的有效值。 (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其有效值。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)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。 [思辨] 1．判断题(正确的打“√”，错误的打“”) (1)确定交变电流有效值的依据是电流的热效应。(　√　) (2)若将交变电流接入电阻为R的纯电阻电路中，则电路中电流的最大值为Im＝。(　√　) (3)若将交变电流接入纯电阻电路中，则外电阻R两端电压的最大值为Um＝ImR。(　√　) 2．思考题：交变电流的平均值就是有效值吗？ 答案：不是。 知识点三　正弦式交变电流的公式和图像 1．正弦式交变电流的公式和图像可以详细描述交变电流的情况。若从线圈通过中性面位置开始计时，交变电流的图像是正弦曲线。 2．若已知电压、电流最大值分别是Um、Im，周期为T，从线圈通过中性面位置开始计时，则正弦式交变电流的电压、电流的表达式分别为u＝Umsin t，i＝Imsin t。 [思辨] 1．判断题(正确的打“√”，错误的打“”) (1)若从穿过线圈的磁通量为0开始计时，则交变电流的图像是余弦曲线。(　√　) (2)交变电流的图像是余弦曲线时仍称为正弦式交变电流。(　√　) (3)在一个周期内，正弦式交变电流的方向变化两次。　　(　√　) 2．思考题：交变电流的最大值与有效值一定满足E＝、U＝、I＝的关系。这种说法对吗？为什么？ 答案：不对。只有正弦式交变电流的最大值与有效值才满足E＝、U＝、I＝的关系。 (见学生用书P54) 　　类型一 矩形金属线圈共10匝，绕垂直磁场方向的转轴在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的交变电流电动势e随时间t变化的情况如图所示。下列说法中正确的是(　D　) A．此交变电流的频率为0.2 Hz B．此交变电流电动势的有效值为1 V C．t＝0.1 s时，线圈平面与磁场方向平行 D．1 s内线圈转5圈 解析：由题图可知周期T＝0.2 s，所以频率f＝＝5 Hz，即1 s内完成5个周期，线圈转5圈，故A错误，D正确；由题图可知电动势最大值是1 V，所以此交变电流电动势的有效值为U有＝＝ V，故B错误；由题图可知，t＝0.1 s时，电动势为0，线圈平面与磁场方向垂直，故C错误。 (多选)交流发电机的示意图如图所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动，发电机的电动势随时间的变化规律为e＝311sin 100πt(V)。下列说法正确的是(　BD　) A．此交变电流的频率为100 Hz B．此交变电流电动势的有效值为220 V C．当线圈转到图示位置时，产生的电动势最大 D．当线圈转到图示位置时，穿过线圈的磁通量的变化率为0 解析：此交变电流的频率f＝＝ Hz＝50 Hz，故A错误；此交变电流电动势的最大值为311 V，有效值为U＝≈220 V，故B正确；当线圈转到图示位置时，穿过线圈的磁通量最大，但是磁通量的变化率为0，产生的电动势为0，故C错误，D正确。 　　 类型二　非正弦