1819　表征交变电流的物理量

1、第三节表征交变电流的物理量学 习 目 标知 识 脉 络1.知道交变电流的周期、频率的含义，以及它们相互间的关系知道我国生产和生活用电的周期(频率)的大小(重点)2知道交变电流的峰值和有效值的意义能利用有效值的定义计算某些交变电流的有效值(难点)3会应用正弦式交变电流的有效值公式进行有关计算(重点)4具有运用类比、迁移的科学方法分析新问题的意识和能力.自 主 预 习探 新 知知识梳理一、交变电流的周期和频率1周期：交变电流完成一次周期性变化的时间叫作它的周期单位是s.2频率：交变电流在1 s内完成周期性变化的次数叫频率单位是Hz.3周期T、频率f、角速度的关系：2f，T.二、交变电流的峰值和有效

2、值1峰值：交变电流在一个周期内所能达到的最大数值2有效值(1)定义：交变电流和恒定电流分别通过相同阻值的电阻，如果它们在相同时间内产生的热量相等，这一恒定电流的数值就是相应交变电流的有效值(2)应用无特别说明的交变电流的电压、电流值是有效值交流电表测量的交变电流的电压、电流值是有效值交流用电设备所标注的额定电压、额定电流指有效值3正弦式交变电流有效值和峰值的关系EEm/0.707Em.IIm/0.707Im.UUm/0.707Um.基础自测1思考判断(1)交变电流周期越大，说明方向变化越快()(2)我国交变电流周期为0.02 s，频率50 Hz.()(3)交变电流的方向每个周期改变一次()(4

3、)任何形式的交变电流的有效值和峰值都有关系UUm/.()(5)照明电压220 V、动力电压380 V，指的都是交变电流的电压的有效值()(6)交流电压表和电流表测量的都是交变电流的有效值()【提示】(1)周期越大，方向变化越慢(3)交变电流的方向每个周期改变两次(4)只有正(余)弦式交流电才有U.2(多选)某交变电流的方向在1 s内改变100次，则其周期T和频率f分别为() 【导学号：97752101】AT0.01 sBT0.02 sCf100 HzDf50 Hz【答案】BD3图231中两交变电流分别通过相同电阻R.(1)分别写出它们的有效值、周期、频率；(2)计算它们在R上产生的功率之比甲乙

4、图231【解析】(1)图甲为正弦交变电流，其有效值I10.707Im3.54 A，周期T10.4 s，频率f12.5 Hz；图乙为方波交流电，电流的大小不变，方向做周期性变化，由于热效应与电流方向无关，因而它的有效值I25 A，周期T20.3 s，频率f2 Hz.(2)由公式PI2R得P甲P乙12.【答案】(1)甲：3.54 A,0.4 s,2.5 Hz乙：5 A,0.3 s， Hz(2)12合 作 探 究攻 重 难交变电流的周期和频率对交变电流的周期和频率的理解周期和频率是描述交变电流的物理量，跟任何周期性过程一样，交流电也要用周期或频率来表示变化的快慢在实验中，线圈匀速转动一周，电动势、电

5、流都按正弦规律变化一次(1)线圈转动一周，交流电恰好完成一次周期性变化(2)从线圈转动来说，周期就是线圈在磁场中转动一周所用的时间；频率就是1 s内线圈在磁场中转动的圈数(多选)如图232甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图232乙中曲线a、b所示，则()甲乙图232A两次t0时刻线圈平面均与中性面重合B曲线a、b对应的线圈转速之比为23C曲线a表示的交变电动势频率为25 HzD曲线b表示的交变电动势频率为 Hz思路点拨：由乙图可读出a、b周期之比，由n可求转速之比由乙图读出a、b周期，由f可求频率ACD由题图乙知t0时

6、两次转动产生的瞬时电动势都等于零，故A正确；由图2知两次转动所产生的交变电动势的周期之比TaTb23，再由周期与转速的关系n得nanb32，故B错误；因Ta4102 s，故fa25 Hz，C正确；fb Hz，D正确(1)由图象可直接获得的信息有：该交变电流的最大值、周期；任意时刻交变电流的数值.(2)掌握角速度、周期T、转速n的关系.；2n；n.针对训练1. (多选)如图233所示，下列对图象的描述正确的是()图233A该电压是直流电压B该电压是交流电压C该电压的周期是0.2 sD该电压的频率是10/3 HzBD从图象可以看出每经过0.3 s开始重复上一个过程，所以0.3 s是一个周期，频率是

7、 Hz；在一个周期内，前0.1 s电压为正值，后0.2 s电压为负值，表示前后电流方向相反，所以是交变电流，B、D对，A、C错交变电流的峰值和有效值1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，与电流的方向无关(2)“等效”理解：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有效值的计算方法(1)分段计算交变电流在一个周期内产生的热量Q.(2)让直流电流(实际上是恒定电流)通过相同的电阻，在交变电流一个周期内产生的热量等于Q.如QI2RT或QT，相对应的I、U即为交变电流、电压的有效值3几种常见交变电流的有效值电流名称电流图线有效值正弦式交

8、变电流I正弦半波电流I正弦单向脉动电流I矩形脉动电流IIm非对称性交变电流I电阻R1、R2与交流电源按照图234甲方式连接，R110 ， R220 .合上开关S后，通过电阻R2的正弦式交变电流i随时间t变化的情况如图234乙所示则()甲乙图234A通过R1的电流有效值是1.2 ABR1两端的电压有效值是6 VC通过R2的电流最大值是1.2 ADR2两端的电压最大值是6 V思路点拨：由乙图可读出通过R1、R2电流的有效值由ImI及UmUImR可求电流及电压的最大值B从题图乙可以看出，该交变电流的电流最大值为0.6 A，正弦式交变电流有效值为I0.6 A，R1两端电压有效值为U1IR16 V，R2

9、两端电压最大值为UmImR20.620 V12 V，综上所述，正确选项为B求解有效值的一般步骤(1)首先要分析交变电流的变化规律，在一个交变电流中可能存在几种形式的交流电(2)一个交变电流中存在几种形式，可在一个周期内分段求出产生的热量，求其和(3)正弦式交变电流的最大值和有效值的关系是：I， U，非正弦式交变电流不符合此关系(4)分段不同，矩形脉冲的交流电的有效值不是算术平均值，而是分段用焦耳定律求解针对训练2如图235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() 【导学号：97752102】图235AI0BI0CI0DI0C由it图象知交变电流的

10、周期T2 s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：I2I0.设交变电流的有效值为I，根据交变电流有效值的定义有I2RTIRIRRIR，解得II0，故选项C正确当 堂 达 标固 双 基1下列选项中提到的交流电，不是指有效值的是()A交流电压表的读数B保险丝熔断电流C电容器击穿电压D220 V交流电压C电容器击穿电压指电容器两端允许加的电压的最大值2.一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图236所示，由图可知()图236A该交流电的电压的有效值为100 VB该交流电的频率为25 HzC该交流电压瞬时值的表达式为u100sin(25t) VD并联在该电压两端的电压表指针不停摆动B根据题图可知该交变电流电压的最大值为100 V，周期为4102 s，所以频率为25 Hz，A错，B对；而2f50 rad/s，所以u100sin(50t)V，C错；交流电压表的示数为交流电的有效值而不是瞬时值，不随时间变化，D错3(多选)某小型发电机产生的交变电动势为e50sin 100t(V)，对此电动势，下列表述正确的是()【导学号：97752103】A最大值是50 V B频率是100 HzC有效值是25 VD周期是0.02 sCD由e50sin 100t(V)知Em50 V，有效值E25 V，A错，C对由2f100得f50 Hz，B错误T0.02