高中物理 第2章 交变电流 2 描述交流电的物理量教师用书 教科版选修3-2-教科版高二选修3-2物理学案VIP免费

2.描述交流电的物理量学习目标知识脉络1.掌握描述交变电流的物理量，周期、频率、有效值．(重点)2．理解正弦式交变电流的最大值和有效值间的关系．会求解交变电流的有效值．(重点、难点)3．了解交变电流的相位、初相位和相位差．(难点)周期和频率[先填空]1．周期(T)交变电流完成一次周期性变化的时间，单位：秒(s)．2．频率(f)交变电流在1s时间内完成周期性变化的次数，单位：赫兹(Hz)．3．两者的关系互为倒数关系，即T＝或f＝.4．物理意义描述交变电流变化快慢的物理量．[再判断](1)我国生活用的交流电的周期是0.02s，频率是50Hz.(√)(2)我国所使用的交流电在1s内电流的方向改变50次．(×)[后思考]1．我们日常照明用电是交变电流，为什么电灯并不闪烁，好像通过的是恒定电流？【提示】因为电流大小方向变化得太快，也就是说照明用电的频率大，因此人眼感觉不到变化．2．实验室用的打点计时器，其打点周期为什么等于0.02s?【提示】我国工农业生产和生活用电的频率是50Hz，周期为0.02s，打点计时器的打点周期等于交变电流的周期，所以等于0.02s.[合作探讨]探讨1：从交变电流电动势的瞬时值表达式e＝Emsinωt中可以看出交变电流的周期、频率各是多少吗？【提示】线圈转动一周的时间为交变电流的一个周期，从瞬时值表达式e＝Emsinωt可知线圈转动的角速度为ω，则周期T＝；由周期与频率的关系得f＝＝.探讨2：交流发电机线圈的转速n与周期T、频率f以及角速度之间有何关系？【提示】转速n是指单位时间内转过的“圈”数，因此n＝f，每转过一圈，转过的角度1就是2π，因此，角速度ω＝2πn，所以T＝.[核心点击]周期、频率、角速度、转速间的关系1．角速度ω与T、f的关系：ω＝＝2πf.2．我国使用的交变电流：T＝0.02s，f＝＝50Hz，ω＝100πrad/s，电流方向每秒改变100次．3．角速度ω(单位rad/s)、转速n(单位r/s)都是描述交变电流变化快慢的物理量．n越大，角速度越大，交变电流变化越快，T、f、ω、n之间的关系是：T＝，ω＝2πf＝2πn.1．(多选)一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的交变电动势的图像如图221所示，则()【导学号：31310084】A．交变电流的频率是4πHzB．当t＝0时，线圈平面与磁感线垂直C．当t＝πs时，e有最大值D．交变电流的周期是2πs图221【解析】由题图可知T＝2πs，则f＝Hz，A选项错误，D选项正确；t＝0时，e＝0，故在中性面处，B选项正确；t＝πs时，e＝0，C选项错误．【答案】BD2．(多选)一个矩形线圈在匀强磁场中转动，产生的感应电动势e＝220sin100πtV，则()A．交流电的频率是100πrad/sB．t＝0时，线圈位于中性面C．交流电的周期是0.02sD．t＝0.05s时，e有最大值【解析】由瞬时值表达式知：角速度ω＝100πrad/s，感应电动势是按正弦规律变化的．所以t＝0时，线圈平面位于中性面．因为ω＝2πf，所以f＝＝＝50Hz；由T＝得T＝s＝0.02s；当t＝0.05s时，e＝220sin5πV＝0.故B、C选项正确．【答案】BC3．如图222所示，下列对图像的描述正确的是()【导学号：31310085】2图222A．该电压是恒定电压B．该电压是直流电压C．该电压的周期是0.2sD．该电压的频率是Hz【解析】从图像可以看出每经过0.3s开始重复上一个过程，所以0.3s是一个周期，频率是Hz，在一个周期内，前0.1s电压为正值，后0.2s电压为负值，表示前后电流方向相反，所以是交变电流，D对，A、B、C错．【答案】D峰值有效值[先填空]1．峰值(1)概念：交变电流的电压和电流在一个周期内所能达到的最大值，分别称为电压和电流的峰值，用符号Um和Im表示．(2)应用：电容器、二极管在使用时要注意让它们所能承受的电压高于交流电压的峰值．2．有效值(1)概念：如果交流电与某一直流电通过同一电阻，在相同的时间内所产生的热量相等，那么这个直流电的电流和电压值就分别称为相应交流电的电流和电压的有效值．(2)应用①交流用电器铭牌上所标的额定电压(电流)均是指有效值．②交流电压表(电流表)测出的数值是有效值．③无特别说明时提到的交变电流的数值(通常值)也是指有效值．3．二者关系对正弦交变电流，有效值I、U与峰值Im、Um之间的关系为I＝Im，U＝Um.[再判断](1)有效值可理解为交变电流产生的平均效果，故...