第2节 交变电流的描述(强基课—逐点理清物理观念) 课标要求 学习目标 通过实验,认识交变电流。能用公式和图像描述正弦式交变电流。 1.知道峰值和有效值的含义及二者之间的关系。2.掌握交变电流有效值、平均值的计算问题。3.对比分析瞬时值、最大值、有效值、平均值的区别和联系。 逐点清(一) 周期和频率 [多维度理解] 1．物理意义：描述交变电流_____的物理量。 2．周期：交变电流完成一次周期性变化所需的_____；用T表示，单位是秒(s)。 3．频率：交变电流完成周期性变化的次数与所用时间之比，数值等于交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数；用f表示，单位是_____(Hz)。 4．ω、T、f的关系： ω＝＝_____；T＝或f＝。 1．周期、频率与角速度、转速之间的关系 决定正弦式交变电流周期和频率大小的因素是发电机转子转动的角速度ω(单位为 rad/s)，有时也用转速n(单位为 r/s)来描述。 T、f与ω、n之间的关系是T＝＝，ω＝2πf＝2πn。 2．交变电流的周期 我国工农业生产和生活所用的交变电流，周期是0.02 s，频率是50 Hz，电流方向每秒改变100次。打点计时器所用的交变电流，频率是50 Hz，周期是0.02 s，所以打点计时器每隔0.02 s打一次点。 [全方位练明] 1．关于交变电流的周期和频率，下列说法正确的是( ) A．正弦式交变电流最大值连续出现两次的时间间隔等于周期 B．1 s内交变电流出现最大值的次数等于频率 C．交变电流方向变化的频率为交变电流频率的2倍 D．频率为50 Hz的交变电流，其周期等于0.05 s 2．(多选)矩形金属线圈共10匝，绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的感应电动势e随时间t变化的情况如图所示。下列说法正确的是( ) A．此交变电流的频率为0.2 Hz B．1 s内电流方向变化10次 C．t＝0.1 s时，线圈平面与磁场方向平行 D．1 s内线圈转5圈 逐点清(二) 峰值和有效值 [多维度理解] 1．峰值 (1)定义：交变电流的电流或电压的_____值，表示电流的强弱或电压的高低。 (2)应用：电容器所能承受的电压要_____交流电压的峰值，否则电容器就可能被击穿。 2．有效值 (1)定义：让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的_____，如果在交变电流的一个周期内它们产生的热量_____，则这个恒定电流的电流I、电压U，叫作这个交变电流的有效值。 (2)应用： ①使用交流的电气设备上所标的_____电压和_____电流； ②交流电压表测量的数值； ③无特别说明时提到的交变电流的数值。 3．正弦式交变电流峰值和有效值的关系： I＝_____，U＝_____。 4．正弦式交变电流“四值”的比较及应用 名称 物理含义 重要关系 适用情况 瞬时值 交变电流某一时刻的值 e=Emsin ωti=Imsin ωt 分析交变电流在某一时刻的情况 最大值 最大的瞬时值 Em=NBSωIm= 确定电容器的耐压值 有效值 跟交变电流的热效应等效的恒定电动势、电压或电流值 E=U=I= (1)计算与电流热效应相关的量(如功率、热量);(2)交流电表的测量值;(3)电气设备标注的额定电压、额定电流;(4)保险丝的熔断电流 平均值 交变电流图像中图线与时间轴所夹“面积”与时间的比值 =n= 计算通过电路横截面的电荷量,q=Δt=·Δt=n 1．对交变电流有效值的理解 (1)交变电流的有效值是根据电流的热效应定义的。 (2)等效是指恒定电流和交变电流在相同的时间内、在相同的电阻上产生的热量相同。 2．交变电流有效值的计算 (1)若是正弦式交变电流，有E＝，U＝，I＝。 (2)若不是正弦式交变电流，则必须根据焦耳定律来求解其有效值，且时间取一个周期。 (3)求解思路：假设让交变电流通过电阻R，计算交变电流在一个周期内产生的热量Q(可分段计算)，有Q＝I2Rt或Q＝，则I或U为交变电流相应的有效值。 [典例] (2024·张家口期中)(多选)在同一电热器中分别通入如图所示 ... ...
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