3.2交流电的描述-【堂堂清】2023-2024学年高二物理同步易混易错（人教版2019选择性必修第二册）

第三章 交变电流 第二节 交变电流的描述 [核心素养·明目标] 核心素养 学习目标 物理观念 掌握交流发电机、交变电流的有效值的概念。 科学思维 会求交变电流的有效值。 科学探究 探究交流电的有效值。 科学态度与责任 了解交变电流有效值在工农业生产中的应用。 知识点一　交流发电机 1.交流发电机的原理 由法拉第电磁感应定律可知，只要通过闭合回路的磁通量发生变化，就可以产生感应电动势和感应电流。 2.交流发电机的构造：发电机主要由线圈(电枢)和磁极两部分组成。 3.交流发电机的种类 两种类型 转子 定子 特点 旋转电枢式 电枢 磁极 电压低，功率小 旋转磁极式 磁极 电枢 电压高，功率大 4.发电机和电动机的原理：发电机的原理是电磁感应现象，电动机的原理是通电导体在磁场中受力而运动。 知识点二 周期和频率 1.物理意义：描述交变电流变化快慢的物理量。 2.周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间，用T表示，单位是秒(s)。 3.频率：交变电流在1 s内完成周期性变化的次数，用f表示，单位是赫兹(Hz)。 4.ω、T、f的关系：ω＝＝2πf，T＝或f＝。 5.我国民用交变电流的周期和频率 (1)周期：T＝0.02 s。 (2)频率：f＝50 Hz。 ω＝100π rad/s，电流方向每秒钟改变100次。 知识点三　峰值、有效值和相位 情景导学： 如图是通过一个R为1 Ω的电阻的电流i随时间变化的图像。 某种交变电流的波形 (1)怎样计算通电1 s内电阻R中产生的热量？ (2)如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过这个电阻R，也能在1 s内产生同样的热量，这个电流是多大？ 提示：(1)由图知，在1 s内，前、后0.2 s电流大小为1 A，中间0.6 s电流大小为2 A，1 s内产生的热量为Q＝IRt1＋IRt2＝12×1×(0.2＋0.2) J＋22×1×(0.3＋0.3) J＝2.8 J。 (2)如果恒定电流也能在1 s内产生同样的热量， 则Q＝I2Rt＝I2×1 Ω×1 s＝2.8 J 所以I＝ A＝1.67 A。 1.交变电流的最大值 交变电压和电流能达到的最大值称为峰值，交变电流的电流和电压的峰值分别用Im和Um表示。 2.交变电流的有效值 让恒定电流和交变电流分别通过阻值相等的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，就把该恒定电流的数值规定为这个交变电流的有效值。同样，交变电压的有效值也可用这种方法来确定。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峰值的关系 U＝＝0.707Um，I＝＝0.707Im。 4.生活中交变电流的有效值和最大值 (1)交流用电设备上所标的额定电压和额定电流是有效值；交流电流表和交流电压表的示数是有效值；交变电流的数值在无特别说明时都指有效值；保险丝的熔断电流指的是电流的有效值。 (2)电容器上标称的耐压值对应交变电压的最大值。 5.相位 (1)正弦式交变电流瞬时值表达式中正弦符号“sin”后面的量“ωt＋φ”叫作交变电流的相位，“φ”叫作初相位． (2)两支交流的相位之差叫作它们的相位差；当它们的频率相同时，相位差是个常数。 6.我国家庭用电瞬时值表达式e＝220sin 100πt（V）。 易错易混点1.描述交变电流的物理量 易错易混点辨析： 1.线圈转动一周，交变电流恰好完成一次周期性变化。 2.从线圈转动的角度来说，周期就是线圈在磁场中转动一周所用的时间；频率就是线圈在磁场中一秒钟内转动的圈数。 3.线圈在匀强磁场中匀速转动一周，电动势、电流都按正(余)弦规律变化一次。 例1.小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速运动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图所示．此线圈与一个R＝10 Ω的电阻构成闭合电路．不计电路的其他电阻，下列说法正确的是(　　) A.交变电流的周期为0.125 s B.交变电流的频率为8 Hz C.交变电流的有效值为 A D.交变电流的最大值为4 A 解析：选C。由题图象可以看出，此交变电流的周期为0.250 s，电压的最大值Um＝20 V，所以交变电流的频率为4 Hz，A、B项错误；交变电流的最大值Im＝＝2 A，有效值I＝＝ A，C项正确，D项错误。 例2.(多选)某小型发电机产生的交变电动势为e＝220sin100πt(V)，对此电动势，下列表述正确的是(　　) A.最大值是220 V　　　 B.频率是100 Hz C.有效值是110 V D.周期是0.02 s 解析：选CD。由交变电动势的表达式可知，电动势的最大值Em＝220V，有效值为E＝＝220 V，周期T＝＝0.02 s，频率f＝