高中物理 第二章 交变电流 2 描述交流电的物理量学案 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[目标定位]1.掌握交变电流的周期、频率、线圈转动角速度三者间的关系.2.理解交变电流有效值的含义，会进行有效值的相关计算.3.知道正弦式交变电流有效值与峰值的关系及在生活中的应用.一、周期和频率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.2.频率(f)：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，符号是Hz.3.T、f、ω三者之间的关系T＝，f＝，ω＝＝2πf.4.(1)我国工农业生产和生活所用的交变电流，周期是0.02s，频率是50Hz，电流方向每秒改变100次.(2)打点计时器接交变电流，f＝50Hz，T＝0.02s，所以每隔0.02s打一次点.例1如图1所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦式交变电流的图像，当调整线圈转速后，所产生的正弦式交变电流的图像如图线b所示，以下关于这两个正弦式交变电流的说法正确的是()图1A.线圈先后两次周期之比为2∶3B.线圈先后两次转速之比为2∶3C.交变电流a的瞬时值为u＝10sin(5πt)VD.交变电流b的最大值为V解析由u－t图像知：Ta∶Tb＝2∶3，故两次转速之比为3∶2，选项A正确，B错误；对交变电流a：Um＝10V，Ta＝0.4s，则ωa＝5πrad/s，故u＝Umsin(ωat)V＝10sin(5πt)V，选项C正确；由Em＝nBSω，且ωa∶ωb＝Tb∶Ta＝3∶2知，Emb＝Ema＝V，选项D正确.答案ACD(1)由图像可直接获得的信息有：①该交变电流的最大值、周期；②任意时刻交变电流的数值.(2)掌握角速度ω、周期T、转速n的关系.ω＝；ω＝2πn；n＝.二、峰值和有效值1.峰值：交变电流的电压、电流所能达到的最大数值.(1)表达式：Em＝nBSω.(2)应用：电容器所能承受的电压应高于(选填“高于”或“低于”)交流电压的峰值，否则电容器就可能被击穿.2.有效值：让交流和恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在相同的时间内，它们产生的热量相等，而这个恒定电流是I、电压是U，我们就把I、U叫做这个交流的有效值.(1)正弦式交变电流有效值和最大值的关系：E＝；U＝；I＝.(2)应用：电气设备铭牌上标注的额定电压、额定电流都是有效值.交流电压表和交流电流表测量的也是有效值.(3)计算：①对于正弦式交变电流，可先根据Em＝nBSω求出最大值，然后根据E＝求出其有效值.②当电流是非正弦式交变电流时，必须根据有效值的定义求解.先计算交变电流在一个周期内产生的热量Q，再将热量Q用相应的物理量的有效值表示Q＝I2RT或Q＝T，最后代入数据求解有效值.深度思考(1)交变电流的有效值是根据什么定义的？定义中包含三个“相同”具体指的是什么？(2)交变电流的有效值是否等于其在一段时间内的平均值？答案(1)交变电流的有效值是根据电流的热效应来定义的；定义中应特别注意三个“相同”，即相同电阻、相同时间、相同热量.(2)不是，有效值是根据电流的热效应定义的，不同于平均值.例如，线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转动一周时，其平均值为零，但有效值不为零.例2通过一阻值R＝100Ω的电阻的交变电流如图2所示，其周期为1s.电阻两端电压的有效值为()图2A.12VB.4VC.15VD.8V解析根据电流的热效应先计算电流的有效值.由(0.1A)2R×0.4s×2＋(0.2A)2R×0.1s×2＝I2R×1s，可得流过电阻的电流的有效值I＝A，再由电阻两端电压的有效值为U＝IR＝4V，可得B正确.答案B对于非正弦式交变电流的有效值，应按有效值的定义计算，计算时要紧扣电流通过电阻产生的热量进行计算，计算时间一般取一个周期，半周期对称的可取半周期.针对训练如图3所示的交变电流由正弦式交变电流的一半和反向脉冲电流组合而成，则这种交变电流的有效值为()图3A.I0B.I0C.I0D.I0答案C解析由i－t图像知交变电流的周期T＝2s.一个周期内：前半个周期电流的有效值：I1＝，后半个周期电流的有效值：I2＝I0.设交变电流的有效值为I，据交变电流有效值的定义有I2RT＝IR·＋IR·＝2R·＋IR·，解得I＝I0.故选项C正确.1若一个交变电流存在几种形式，可在一个周期内分段求出产生的热量，求其和.,2若图像是正弦或余弦式交变电流，其中的\f(1,4)和\f(1,2)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.三、交变电流的“四值”物理含义重要关系适用情...