2024届高考物理一轮复习讲义：20.2 交变电流的描述

20.2交变电流的描述 要点一.描述交变电流的基本物理量 1.周期T 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。 2.频率f 交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数． 用f表示，单位是：HZ。 3.角速度ω 产生交变电流的线圈，单位时间内转过的弧度。 用ω表示，单位是：rad/s。 4.转速n 产生交变电流的线圈，单位时间内转过的圈数。 用n表示，单位是：r/s。 5.各物理量之间的计算关系： ω、T、f的关系：ω＝＝2πf，T＝或f＝。 要点二.交变电流的峰值 1.定义： 交变电流的电压、电流所能达到的最大数值。 分别用：Em，Im，Um来表示。 2.应用： 电容器所能承受的电压（击穿电压）要高于交流电压的峰值。 要点三.交变电流的有效值 1.有效值的定义 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，则这个恒定电流的电流I、电压U，叫做交变电流的---有效值。 定义有效值时，要注意“三同”： 交变电流的有效值是根据电流的热效应定义的，重点在“等效” 即：“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量” 2.实际中的有效值 ①交流电流表、交流电压表的示数. ②电气设备“铭牌”上所标的值(如额定电压、额定电流等) ③计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热、保险丝的熔断电流等) ④没有特别加以说明的指有效值 3.有效值的计算 1.正弦式交流电的有效值计算 I＝，U＝，E＝. 2.非正弦交流电的有效值计算 根据有效值的定义进行计算： ①：计算交变电流在一个周期内产生的热量Q(可分段计算)； ②：将热量Q用相应的物理量的有效值表示Q＝I2RT或Q＝T； ③：代入数值，求解有效值。 注意： 若部分图像是正弦(或余弦)式交变电流，其中的周期(必须是从零至最大值或从最大值至零)和周期部分可直接应用正弦式交变电流有效值与最大值间的关系I＝、U＝求解． 3.几种常见的有效值 电流名称 电流图线 有效值 正弦式 交变电流 I＝ 正弦半波 电流 I＝ 正弦单向 脉冲电流 I＝ 矩形脉冲 电流 I＝Im 非对称性 交变电流 I＝ 3.含二极管的有效值计算 二极管具有单向导电性，对交变电流而言，电流只有半个周期其作用，其有效值需要结合其单向导电性，利用一个周期内产生的焦耳热进行计算。 其有效值大小通常为正常有效值的倍. 要点四. 交变电流四值理解、比较、计算 名称 物理含义 重要关系 适用情况 瞬时值 交变电流某一时刻的值 e＝Emsinωt i＝Imsinωt 分析交变电流在某一时刻的情况 最大值 最大的瞬时值 Em＝nBSω Im＝ 确定用电器的耐压值 有效值 热效应等效的恒定电流值 E＝ U＝ I＝ （1）计算与电流热效应相关的量（如功率、热量） （2）交流电表的测量值 （3）电气设备标注的额定电压、额定电流 （4）保险丝的熔断电流 平均值 交变电流图像中图线与时间轴所围城面积与时间的比值 ＝ ＝ 计算通过电路横截面的电量q＝Δt＝·Δt＝n 注意： 在计算交变电流通过导体产生的热量和电功率以及确定保险丝的熔断电流时，只能用交变电流的有效值，如电功率的计算式P＝UI中，U、I均为有效值； 若计算通过电路某一横截面的电量，必须用交变电流的平均值。 页 2 学科网（北京）股份有限公司 题型1.描述交变电流的基本物理量、公式及图像的理解 经典例题 典例1 交变电源与电阻R、交流电压表按图1所示的方式连接，R＝10 Ω。交变电源产生正弦式电流，图2是电源输出电压的u－t图象。交流电压表的示数是10.0 V。则(　C　) A．通过R的电流峰值为1.0 A，频率为50 Hz B．通过R的电流峰值为1.0 A，频率为100 Hz C．通过R的电流峰值为1.4 A，频率为50 Hz D．通过R的电流峰值为1.4 A，频率为100 Hz 巩固提升 巩固1 如图图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，其在同一磁场中匀速转动过程中所产生正弦交流电的图象如图线b所示。以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是（　　） A．在图中t=0时刻穿过线圈的磁通量均最大 B．线圈先后两次转速之比为2:3 C．交流电a的瞬时值为 D．交流电b电压的最大值为 巩固2 如图甲所示是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，V为交流电压表，电阻。线圈绕垂直于磁场的水平轴OO＇沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。以下判断正确的是（　　） A．电压表的示数为 B．线圈转动的角速度为50πrad/s C．0.01s时线圈平面