2018版高中物理 第3章 交變電流 3.1 交變電流的特點(diǎn)學(xué)案 魯科版選修3-2.docx

第1講交變電流的特點(diǎn)目標(biāo)定位1.知道什么是交變電流，通過實(shí)驗(yàn)探究恒定電流與交變電流的區(qū)別.2.知道交變電流的周期和頻率、最大值和有效值.3.了解最大值和有效值不同的實(shí)際應(yīng)用意義一、恒定電流和交變電流的比較1電流的大小和方向都不隨時(shí)間變化的是恒定電流2電流的大小和方向隨時(shí)間做周期性變化的是交變電流，俗稱交流電二、交變電流的周期和頻率1周期：交變電流完成1次周期性變化所需的時(shí)間，用T表示，單位是秒2頻率：交變電流在1s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)，用f表示，單位是赫茲，符號(hào)是Hz.3二者關(guān)系：T或f.三、交變電流的最大值和有效值1峰值：交變電流的電壓、電流所能達(dá)到的最大數(shù)值2有效值：使交變電流和恒定電流分別通過阻值相等的電阻，在交流的一個(gè)周期內(nèi)，它們產(chǎn)生的熱量相等，這個(gè)恒定電流、電壓，叫做這個(gè)交流的有效值3二者關(guān)系：對(duì)于正弦式交變電流的有效值和峰值之間的關(guān)系是I，U.4應(yīng)用：(1)電氣元件或設(shè)備上所標(biāo)的耐壓值指該設(shè)備所能承受的交流電最大值(2)交流用電設(shè)備上所標(biāo)的額定電壓和額定電流是有效值；交流電壓表測(cè)量的數(shù)值是有效值；交變電流的數(shù)值在無特別說明時(shí)都指有效值.一、直流電和交變電流1直流電及其分類方向不隨時(shí)間變化的電流叫直流電直流電分為恒定電流和脈動(dòng)直流電兩類其中大小和方向都不隨時(shí)間改變的電流叫恒定電流；方向不隨時(shí)間改變而大小隨時(shí)間改變的電流叫脈動(dòng)直流電2交變電流及其分類大小和方向隨時(shí)間做周期性變化的電流叫交變電流其中大小不變、方向改變的電流也是交變電流按交變電流的特點(diǎn)可分為正弦(或余弦)式交變電流和矩形波交變電流、鋸齒波交變電流等3交變電流的圖象從圖中可以找出正弦式交變電流的最大值Im和周期T.4常見交變電流的波形圖例1下列各圖中，表示交變電流的是()答案CD解析方向隨時(shí)間做周期性變化是交變電流的重要特征，選項(xiàng)A、B中，電流的大小變化，但方向不變，不是交變電流A、B錯(cuò)誤，C、D正確二、對(duì)描述交變電流物理量的認(rèn)識(shí)1周期和頻率的關(guān)系：T，f.2角速度與周期、頻率的關(guān)系：2f.3轉(zhuǎn)速(n)：線圈單位時(shí)間(1s或1min)轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，單位是r/s或r/min.角速度與轉(zhuǎn)速的關(guān)系：2n(n的單位為r/s)或2(n的單位為r/min)4峰值：也叫最大值電容器接在交流電路中，交變電壓的最大值不能超過電容器的耐壓值5有效值：正弦式交流電的有效值E.例2小型交流發(fā)電機(jī)中，矩形金屬線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間成正弦函數(shù)關(guān)系，如圖1所示，此線圈與一個(gè)R10的電阻構(gòu)成閉合電路，不計(jì)電路的其他電阻下列說法正確的是()圖1A交變電流的周期為0.125sB交變電流的頻率為8HzC交變電流的有效值為AD交變電流的最大值為4A答案C解析由et圖象可知，交變電流的周期為0.25s，故頻率為4Hz，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；根據(jù)歐姆定律可知交變電流的最大值為2A，故有效值為A，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤三、交變電流有效值的計(jì)算1對(duì)有效值的進(jìn)一步理解(1)交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)定義的(2)理解有效值重點(diǎn)在“等效”上，“效果”相同，在定義中體現(xiàn)為相同電阻、相同時(shí)間、產(chǎn)生相同熱量，交變電流與多大的直流電“效果”相同，有效值就是多大2有效值的計(jì)算(1)對(duì)于正弦交變電流，根據(jù)E求出有效值(2)當(dāng)電流是非正弦交變電流時(shí)，必須根據(jù)有效值的定義求解：計(jì)算交變電流在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q；將熱量Q用相應(yīng)的物理量的有效值表示QI2RT或QT；代入數(shù)值求解有效值例3通過一阻值R100的電阻的交變電流如圖2所示，其周期為1s電阻兩端電壓的有效值為()圖2A12VB4VC15VD8V答案B解析根據(jù)電流的熱效應(yīng)先計(jì)算電流的有效值由0.12R0.420.22R0.12I2R1，可得流過電阻的電流的有效值IA，再由電阻兩端電壓的有效值為UIR4V，可得B正確.直流電和交流電的區(qū)別1關(guān)于交變電流和直流電的說法，正確的是()A如果電流大小做周期性變化，則一定是交變電流B直流電的大小可以變化，但方向不一定變化C交變電流一定是按正弦或余弦規(guī)律變化的D交變電流的最大特征就是電流的方向發(fā)生周期性的變化答案D解析直流電的特征是電流方向不變，交流電的特征是電流方向改變，另外交變電流不一定都是正弦交流電或余弦交流電，D正確對(duì)描述交變電流物理量的認(rèn)識(shí)2關(guān)于交流電的有效值U和最大值Um，下列說法中正確的是()A任何形式的交流電都具有U的關(guān)系B只有正弦交流電才具有U的關(guān)系C照明電壓220V，動(dòng)力電壓380V指的都是最大值D交流電壓表和交流電流表測(cè)的都是最大值答案B解析電壓、電流的有效值和峰值之間的倍關(guān)系是僅限于正弦交流電而言的，所以A是錯(cuò)誤的，B是正確的；在交流電的描述中沒有特殊說明情況下的電流和電壓均指有效值，C錯(cuò)誤；交流電壓表、電流表測(cè)的都是有效值，D錯(cuò)誤3.某交變電壓隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖3所示，則此交變電流的頻率為_Hz.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度是_rad/s.若將此電壓加在10F的電容器上，則電容器的耐壓值應(yīng)不小于_V.圖3答案50100200解析由圖象可知此交變電壓的峰值Um200V，周期T0.02s，頻率f50Hz；rad/s100 rad/s.將該電壓加在電容器上，電容器的耐壓值應(yīng)不小于200V.交變電流有效值的計(jì)算4某一交變電流的電壓波形如圖4所示，求這一交變電流的電壓的有效值U.圖4答案2V解析假設(shè)讓一直流電壓U和如題圖所示的交流電壓分別通過同一電阻，交變電流在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q12().直流電在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q2T.由交變電流有效值的定義知Q1Q2，即T，解得U2V.