2019-2020学年高中物理第5章交变电流第2节描述交变电流的物理量课件 人教版选修3-2 49页

第 2 节　描述交变电流的物理量 1 ．周期：交变电流完成一次 __________ 变化所需的时间．用 T 表示．单位是 ______. 2 ．频率：交变电流在 ________ 内完成周期性变化的 ________ ，用 f 表示．单位是 ________. 3 ．周期与频率的关系： T ＝ __ __ __ 或 f ＝ __ __ __. 要点一　周期和频率 周期性　 课前教材预案 秒　 1 s 　 次数　 赫兹　 1 ． 峰值 (1) 定义：交变电流的电压、电流所能达到的 __________. (2) 应用：电容器所能承受的电压要高于交流电压的峰值． 最大值　 要点二　峰值和有效值 2 ． 有效值 (1) 定义：使交变电流和恒定电流通过 ____________ 的电阻，在交变电流的一个周期内，它们产生的 ________ 相等，则这个恒定电流的电流值、电压值，叫做这个交变电流的有效值． 大小相同　 热量　 (2) 应用 ① 交流用电设备上所标的 ____________ 和额定电流． ② 交流电压表、交流电流表测量的数值． ③ 无特别说明时提到的交变电流的数值． 额定电压　 课堂深度拓展 考点一　交变电流的周期、频率和相位 1 ． 角速度 ω (1) 定义：产生交变电流的线圈单位时间内转过的角度． (2) 单位：弧度每秒 (rad/s) ． (3) 意义：角速度越大，则交变电流变化越快． 我国工农业生产和生活所用的交流电，周期是 0.02 s ，频率是 50 Hz ，电流方向每秒改变 100 次．打点计时器所接的交流电，频率是 f ＝ 50 Hz ，周期是 T ＝ 0.02 s ，所以打点计时器每隔 0.02 s 打一次点．日光灯接入的是交变电流，在一个周期里， 【例题 1 】　 ( 多选 ) 一矩形线圈在匀强磁场中以角速度 4π rad/s 匀速转动，产生的交变电动势的图象如图所示，则　 ( 　　 ) A ．交变电流的频率是 4π Hz B ．当 t ＝ 0 时，线圈平面与磁感线垂直 C ．当 t ＝ 0.5 s 时， e 有最大值 D ．交变电流的周期是 0.5 s 答案 　 BD 　 解析　 由 ω ＝ 2π f 得交变电流的频率为 f ＝ 2 Hz ，所以周期为 0.5 s ，选项 A 错误， D 正确；当 t ＝ 0 时，电动势最小 , 磁通量最大 , 线圈平面与磁感线垂直，选项 B 正确；当 t ＝ 0.5 s 时，恰好是一个周期， e 为零，选项 C 错误． 【变式 1 】　 ( 多选 ) 已知负载上的交变电压和交变电流分别为 u ＝ 311sin314 t V ， i ＝ 14.1sin314 t A ，根据这两式判断，下述结论正确的是　 ( 　　 ) A ．电压的最大值为 311 V B ．负载电阻的大小为 22 Ω C ．交变电流的频率是 55 Hz D ．交变电流的周期是 0.01 s 答案 　 AB 　 1 ． 对有效值的理解 交变电流的有效值是根据电流的热效应定义的，理解有效值重点在“等效”，“效果”相同在定义中体现为三同： 考点二　交变电流的有效值 【例题 2 】　 如图所示为某一正弦交变电流更换负值后的 i － t 图象，求该交变电流的有效值． 答案　 8.7 A 【 变式 2 】　 如图所示是一交变电流随时间变化的图象，求此交变电流的有效值． 在一个周期内直流电通过该电阻产生的热量 Q ＝ I 2 RT ＝ 0.2 I 2 R ， 由 Q ＝ Q ′ 得 0.2 I 2 R ＝ 5 R ，解得 I ＝ 5 A ，即此交变电流的有效值 I ′ ＝ I ＝ 5 A ． 答案　 5 A 考点三　正弦式交变电流的 “ 四值 ” 对比 在计算交流电通过导体产生的热量、热功率以及确定保险丝的熔断电流时，只能用交流电的有效值，而不能用平均值；在计算通过导体的电荷量时，只能用交流电的平均值，而不能用有效值；在考虑电容的耐压值时，应用交流电的峰值． 【例题 3 】 如图所示，矩形线圈面积为 S ，匝数为 n ，线圈电阻为 r ，在磁感应强度为 B 的匀强磁场中绕垂直磁场方向的 OO ′ 轴以角速度 ω 匀速转动，外电路电阻为 R . 当线圈由图示位置转过 90° 的过程中，求： (1) 通过电阻 R 的电荷量 q ； (2) 电阻 R 上所产生的热量 Q . 答案 　 AB 　 课末随堂演练 答案　 D 　 2 ． ( 多选 ) 如图所示，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，所产生正弦交流电的图象如图线 b 所示，下列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为零 B ．线圈先后两次转速之比为 3∶2 C ．交流电 a 的瞬时值为 u ＝ 10sin5π t V D ．交流电 b 的最大值为 5 V 答案 　 BC 　 3 ．一台电风扇的额定电压为交流 220 V ．在其正常工作过程中，用交流电流表测得某一段时间内的工作电流 I 随时间 t 的变化如图所示．这段时间内电风扇的用电量为　 ( 　　 ) A ． 3.9×10 － 2 度 B ． 5.5×10 － 2 度 C ． 7.8×10 － 2 度 D ． 11.0×10 － 2 度 答案　 B 　 解析　 因 1 度＝ 3.6 × 10 6 J 且电流表示数为电流有效值，故用电量 W ＝ U ( I 1 t 1 ＋ I 2 t 2 ＋ I 3 t 3 ) ，代入数值得 W ＝ 5.5 × 10 － 2 度，故选项 B 正确． 4 ． 如图甲所示为电热毯的电路示意图，电热丝接在 u ＝ 311sin100π t V 的电源上，电热毯被加热到一定温度后，通过装置 P 使输入电压变为如图乙所示波形，从而进入保温状态．若电热丝电阻保持不变，此时交流电压表的读数是 ( 　　 ) A ． 110 V B ． 156 V C ． 220 V D ． 311 V 答案　 B 　 5 ． ( 多选 ) 如图所示为两支正弦式交变电流的电流与 ωt 的图象，下列说法正确的是 ( 　　 ) 答案　 AC