2018版高中物理第3章交变电流3.1交变电流的特点学案鲁科版选修.docx

第1讲交变电流的特点目标定位1.知道什么是交变电流，通过实验探究恒定电流与交变电流的区别.2.知道交变电流的周期和频率、最大值和有效值.3.了解最大值和有效值不同的实际应用意义一、恒定电流和交变电流的比较1电流的大小和方向都不随时间变化的是恒定电流2电流的大小和方向随时间做周期性变化的是交变电流，俗称交流电二、交变电流的周期和频率1周期：交变电流完成1次周期性变化所需的时间，用T表示，单位是秒2频率：交变电流在1s内完成周期性变化的次数，用f表示，单位是赫兹，符号是Hz.3二者关系：T或f.三、交变电流的最大值和有效值1峰值：交变电流的电压、电流所能达到的最大数值2有效值：使交变电流和恒定电流分别通过阻值相等的电阻，在交流的一个周期内，它们产生的热量相等，这个恒定电流、电压，叫做这个交流的有效值3二者关系：对于正弦式交变电流的有效值和峰值之间的关系是I，U.4应用：(1)电气元件或设备上所标的耐压值指该设备所能承受的交流电最大值(2)交流用电设备上所标的额定电压和额定电流是有效值；交流电压表测量的数值是有效值；交变电流的数值在无特别说明时都指有效值.一、直流电和交变电流1直流电及其分类方向不随时间变化的电流叫直流电直流电分为恒定电流和脉动直流电两类其中大小和方向都不随时间改变的电流叫恒定电流；方向不随时间改变而大小随时间改变的电流叫脉动直流电2交变电流及其分类大小和方向随时间做周期性变化的电流叫交变电流其中大小不变、方向改变的电流也是交变电流按交变电流的特点可分为正弦(或余弦)式交变电流和矩形波交变电流、锯齿波交变电流等3交变电流的图象从图中可以找出正弦式交变电流的最大值Im和周期T.4常见交变电流的波形图例1下列各图中，表示交变电流的是()答案CD解析方向随时间做周期性变化是交变电流的重要特征，选项A、B中，电流的大小变化，但方向不变，不是交变电流A、B错误，C、D正确二、对描述交变电流物理量的认识1周期和频率的关系：T，f.2角速度与周期、频率的关系：2f.3转速(n)：线圈单位时间(1s或1min)转过的圈数，单位是r/s或r/min.角速度与转速的关系：2n(n的单位为r/s)或2(n的单位为r/min)4峰值：也叫最大值电容器接在交流电路中，交变电压的最大值不能超过电容器的耐压值5有效值：正弦式交流电的有效值E.例2小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间成正弦函数关系，如图1所示，此线圈与一个R10的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻下列说法正确的是()图1A交变电流的周期为0.125sB交变电流的频率为8HzC交变电流的有效值为AD交变电流的最大值为4A答案C解析由et图象可知，交变电流的周期为0.25s，故频率为4Hz，选项A、B错误；根据欧姆定律可知交变电流的最大值为2A，故有效值为A，选项C正确，D错误三、交变电流有效值的计算1对有效值的进一步理解(1)交变电流的有效值是根据电流的热效应定义的(2)理解有效值重点在“等效”上，“效果”相同，在定义中体现为相同电阻、相同时间、产生相同热量，交变电流与多大的直流电“效果”相同，有效值就是多大2有效值的计算(1)对于正弦交变电流，根据E求出有效值(2)当电流是非正弦交变电流时，必须根据有效值的定义求解：计算交变电流在一个周期内产生的热量Q；将热量Q用相应的物理量的有效值表示QI2RT或QT；代入数值求解有效值例3通过一阻值R100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2A12VB4VC15VD8V答案B解析根据电流的热效应先计算电流的有效值由0.12R0.420.22R0.12I2R1，可得流过电阻的电流的有效值IA，再由电阻两端电压的有效值为UIR4V，可得B正确.直流电和交流电的区别1关于交变电流和直流电的说法，正确的是()A如果电流大小做周期性变化，则一定是交变电流B直流电的大小可以变化，但方向不一定变化C交变电流一定是按正弦或余弦规律变化的D交变电流的最大特征就是电流的方向发生周期性的变化答案D解析直流电的特征是电流方向不变，交流电的特征是电流方向改变，另外交变电流不一定都是正弦交流电或余弦交流电，D正确对描述交变电流物理量的认识2关于交流电的有效值U和最大值Um，下列说法中正确的是()A任何形式的交流电都具有U的关系B只有正弦交流电才具有U的关系C照明电压220V，动力电压380V指的都是最大值D交流电压表和交流电流表测的都是最大值答案B解析电压、电流的有效值和峰值之间的倍关系是仅限于正弦交流电而言的，所以A是错误的，B是正确的；在交流电的描述中没有特殊说明情况下的电流和电压均指有效值，C错误；交流电压表、电流表测的都是有效值，D错误3.某交变电压随时间的变化规律如图3所示，则此交变电流的频率为_Hz.线圈转动的角速度是_rad/s.若将此电压加在10F的电容器上，则电容器的耐压值应不小于_V.图3答案50100200解析由图象可知此交变电压的峰值Um200V，周期T0.02s，频率f50Hz；rad/s100 rad/s.将该电压加在电容器上，电容器的耐压值应不小于200V.交变电流有效值的计算4某一交变电流的电压波形如图4所示，求这一交变电流的电压的有效值U.图4答案2V解析假设让一直流电压U和如题图所示的交流电压分别通过同一电阻，交变电流在一个周期内产生的热量Q12().直流电在一个周期内产生的热量Q2T.由交变电流有效值的定义知Q1Q2，即T，解得U2V.