3.2交变电流的描述（两课时） 导学案-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

3.2交变电流的描述（第1课时） 【学习目标】 1．理解交变电流的周期、频率以及它们之间的关系,知道我国生产和生活用电的周期（频率）的大小． 2．理解什么是交变电流的最大值和有效值,知道它们之间的关系． 3．理解交变电流的有效值． 【问题引入】 正弦式交变电流的大小和方向都随时间发生周期性变化，那么我们如何描述这种电流的变化特征呢？ 【合作探究】 任务一、周期和频率 1．周期：交变电流完成一次 所需的时间，叫做交变电流的周期，用_____表示。 2．频率：交变电流在一段时间内做周期性变化的 与所用时间之比，叫做交变电流的频率，用_____表示。 （1）周期和频率的关系：__________ （2）我国使用的交变电流频率f=_________，周期T=_________。 3．角速度与周期及频率的关系：= = 。 4.思考：某交变电压图像，这个交变电流的周期是多少？频率是多少？ 任务二、峰值和有效值 1、峰值：交变电流的峰值是指在一个周期内所能达到的 。电容器所能承受的电压要 交流电压的峰值，否则电容器就可能被击穿。 问题:我如图是通过一个R为1 Ω的电阻的电流随时间变化的曲线。这个电流不是恒定电流。 （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，这个电流是多大？ 2、有效值：让交变电流和恒定电流通过相同的         ,如果它们在一个周期内产生的           ，则这个恒定电流I、电压U叫做这个交变电流的有效值。 3. 正弦交变电流的有效值和峰值之间的关系： I=             ,U=              。 注意：任何交变电流都有有效值,但上述关系只限于正弦交变电流,对其他形式的交变电流并不适用． 【典型例题】 例1、下列关于交变电流的说法错误的是(　　) A．电容器的击穿电压高于交流电压的最大值 B．电路中电流表的示数为电流的有效值 C．教室内日光灯的额定电压为电压的有效值 D．电路中保险丝的熔断电流为电流的最大值 例2、如图所示的甲、乙两种交变电流，若让它们通过阻值为1 Ω的用电器，则产生的电功率之比为(　　) A．1：1 B．2：1 C．1：2 D．3：1 例3、如图所示为一交流电压随时间变化的图像，每个周期内，前三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定。根据图中数据可得，此交流电压的有效值为(　 　) A．7.5 V B．8 V C．3 V D．2 V 例4、如图所示是一交流发电机的原理示意图，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一匝数为N，面积为S的矩形线圈，以角速度ω绕OO′轴做匀速转动，这个线圈产生的交流电动势的最大值是________，有效值是________，线圈从图中位置转过90°的过程中，电动势的平均值是________． 3.2交变电流的描述（第2课时） 【学习目标】 1.交变电流四值比较辨析。 2.了解正弦式交变电流的公式和图像。 【合作探究】 任务一、交变电流四值的比较 1．峰值：交变电流的电压、电流能达到的最大数值叫 ． 2、有效值：让交变电流与恒定电流分别通过 的电阻，如果在交变电流的 内它们产生的热量 ，则此恒定电流的数值叫作交变电流的 ． 应用： ①交流用电设备上所标的 和 ；②交流电压表的 ； ③无特别说明时提到的交变电流的数值；④家庭电路的电压220V指的是有效值。 3．瞬时值：交变电流 的值。 4. 平均值：E (_)= （注：平均值≠有效值）计算通过电路横截面的 。 任务二、正弦式交变电流的公式和图像 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．若已知电压、电流最大值分别是Um、Im，周期为T，则电压、电流表达式分别为u＝ ，i＝ 【典型例题】 例1、以下说法正确的是(　 　) A．发电机、电动机铭牌上所标数值为交流电的有效值 B．电容器的击穿电压为所加交变电压的有效值 C．交流电压表所测数值为交流电的瞬时值 D．保险丝的数值为交流电的最大值 例2、一矩形线圈在匀强磁场中转动，产生的感应电动势e=220 sin 100πt(V)，则 (　　) A.交变电流的频率是100π Hz B.t=0时线圈位于中性面 C.交变电流的周期是0.2 s