交變電流的描述高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第二冊(cè)

第二節(jié)交變電流的描述第三章

交變電流學(xué)習(xí)目標(biāo)1新課講解3新課導(dǎo)入2經(jīng)典例題4課堂練習(xí)5本課小結(jié)6目錄學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解交變電流的周期和頻率的含義，掌握它們之間的關(guān)系2.理解交變電流的有效值和峰值的含義3.能用數(shù)學(xué)公式和圖像對(duì)交變電流進(jìn)行描述新課導(dǎo)入

如何描述交變電流的變化特征呢？溫故知新什么是交變電流？電壓、電流的大小和方向都隨著時(shí)間做周期性變化的電流想一下交變電流的規(guī)律從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，第一節(jié)交變電流的周期和頻率交變電流的周期和頻率利用示波器，觀察用學(xué)生電源的交流擋供電時(shí)候的波形交變電流是周期性變化的電流，用什么來(lái)描述周期性變化的快慢呢？新課講解

1.周期（

T）：交變電流完成一次周期性變化所需的時(shí)間，叫作它的周期。2.頻率（

f）：交變電流完成周期性變化的次數(shù)與所用時(shí)間之比叫作它的頻率，數(shù)值等于交變電流在單位時(shí)間內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)。T周期和頻率的關(guān)系如何？各自的單位是什么？描述交變電流快慢的物理量除周期、頻率外，還有哪些？思考周期和頻率的關(guān)系為

。T的單位為秒（s），f的單位為赫茲（Hz）

TTT轉(zhuǎn)速、角速度與周期、頻率又有什么關(guān)系呢？思考周期

T=0.02

s，頻率為

f=50Hz。一交變電流的電壓隨時(shí)間的變化圖像如圖所示，這個(gè)交變電流的周期是多少？頻率是多少？第二節(jié)交變電流的峰值和有效值交變電流的峰值根據(jù)交變電流的電壓隨時(shí)間的變化圖像，寫(xiě)出

t=0.05s、t=0.1s時(shí)的電壓值。并思考一個(gè)周期內(nèi)電壓的峰值是多少。t=0.05s時(shí)的電壓值為Um，t=0.1s時(shí)的電壓值為0一周期內(nèi)電壓的峰值為Um新課講解

1.峰值：交變電流的峰值（Im和Um）是交變電流在一個(gè)周期內(nèi)所能達(dá)到的最大數(shù)值。2.瞬時(shí)值：交變電流某一時(shí)刻的電壓（電流）值。思考電容器銘牌上的標(biāo)稱值指的是交變電流電壓的峰值還是瞬時(shí)值？指的是峰值交變電流的有效值如圖所示是通過(guò)一個(gè)

R為1Ω

的電阻的交變電流

i

隨時(shí)間變化的圖像可以分段求解交變電流產(chǎn)生的焦耳熱（1）怎樣計(jì)算通電10s內(nèi)電阻

R中產(chǎn)生的熱量？（2）如果有一個(gè)大小、方向都不變的橫店電流通過(guò)這個(gè)電阻

R，也能在10s內(nèi)產(chǎn)生同樣的熱量，這個(gè)電流是多大？（1）28J （2）1.67A新課講解

3.有效值：讓交變電流與恒定電流分別通過(guò)大小相同的電阻，如果在交流電流的一個(gè)周期內(nèi)它們產(chǎn)生的熱量相等，而這個(gè)恒定電流的電流、電壓分別為I、U，我們就把I、U叫做這一交變電流的有效值。相同電阻相同時(shí)間相同熱量交變電流的有效值如圖所示為某家用電器的銘牌，該銘牌上標(biāo)有“220V”和“50Hz”的字樣，其中“220V”有什么含義？表示該用電器所使用的的工作電源的電壓有效值為220V家用電器上標(biāo)出的額定電壓和額定電流是有效值新課講解

相同電阻相同時(shí)間相同熱量4.有效值與峰值的關(guān)系：（1）對(duì)于正弦式交變電流有（2）對(duì)于非正弦式交變電流，其有效值需按有效值的定義計(jì)算第三節(jié)正弦式交變電流的公式和圖像新課講解

1.公式法：2.圖像法：思考從數(shù)學(xué)公式或圖像上可以獲得哪些信息？電壓（電流）的峰值（有效值）、任意時(shí)刻的瞬時(shí)值，以及周期（頻率、角速度、轉(zhuǎn)速）經(jīng)典例題1.下列各圖像中表達(dá)的電流是正弦式交變電流的()CA.B.C.D.答案：C解析：正弦交流電是指大小和方向隨時(shí)間做正弦規(guī)律變化的電流；由圖可知，只有C正確，ABD錯(cuò)誤；故選C.2.一個(gè)電動(dòng)機(jī)上標(biāo)“220V，1.5kW”，那么為了使它正常工作，所使用的正弦交流電應(yīng)是()A.電壓有效值為220V，電壓最大值為220VB.電壓有效值為311V，電壓最大值為220VC.電壓有效值為220V，電壓最大值為311VD.電壓有效值為311V，電壓最大值為311VC答案：C解析：電動(dòng)機(jī)上標(biāo)“220V，1.5kW”，其中220V為有效值，為了使它正常工作，交流電的電壓有效值為220V，電壓最大值為。故選C。3.矩形金屬線圈繞垂直于磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)軸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中產(chǎn)生的交變電流i隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()CA.此交變電流的周期為0.03s B.此交變電流的頻率為100HzC.此交變電流的最大值為0.4A D.此交變電流的有效值為0.4A答案：C解析：AB.通過(guò)題圖可得到，該交流電周期

，故頻率：故AB錯(cuò)誤；CD.由題圖可判斷該正弦交流電電流的最大值為

，故有效值為：故C正確，D錯(cuò)誤；故選C。1.如圖所示是一交變電流的

圖象，曲線部分為正弦函數(shù)的一部分，則該交變電流的有效值為()B當(dāng)堂檢測(cè)A.4A B. C. D.答案：B解析：由電流有效值的定義可得解得故選B。2.一正弦式交變電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示，由圖可知()A.該交變電壓的有效值為100VB.該交變電壓的頻率為25HzC.該交變電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式為D.若將該交變電壓加在阻值為100Ω的電阻兩端，該電阻消耗的功率為100WB答案：B解析：A.根據(jù)圖象可知該交變電壓的最大值為100V，故A錯(cuò)誤；B.周期為

，所以頻率為25Hz，故B正確；C.依題意有交變電壓瞬時(shí)值表達(dá)式為,故C錯(cuò)誤；D.若將該交變電壓加在阻值為

的電阻兩端，因?yàn)殡妷河行е禐?/p>

V所以功率為故D錯(cuò)誤。3.如圖所示為四種電流隨時(shí)間變化的圖像，其中圖②③中每段曲線均為余弦或正弦曲線的一部分，電流的最大值均為

，下列說(shuō)法正確的是(

)A.圖①②所示電流的有效值相等B.圖②③所示電流變化周期相等C.圖①所示電流的有效值是圖③的2倍D.圖④所示電流的有效值等于圖③所示電流的有效值

A答案：A解析：圖②所示電流的有效值與余弦電流有效值相等，正弦（或余弦）電流的有效值,與周期無(wú)關(guān)，故A正確；圖②所示電流變化周期為

，圖③所示電流變化周期為

，故B錯(cuò)誤；圖③所示電流的有效值滿足

，解得

，故C錯(cuò)誤；圖④所示電流的有效值滿足