交变电流的描述+高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

交变电流的描述我们如何描述交变电流的变化特征？一、周期和频率1.周期：完成一次周期性变化所需的时间符号：T

单位：s2.频率：单位时间完成周期性变化的次数符号：f

单位：Hz3.周期与频率的关系4．角速度与周期、频率及转速的关系：ω＝＝______＝2πn。2πf一、周期和频率1.瞬时值

某一时刻交变电流的电动势、电流、电压值，用小写e、u、i

表示。二、交变电流“四值”应用：计算线圈某一时刻的受力情况2.峰值用Em、Um、Im表示外壳上标的电压是额定电压，低于击穿电压电容器所能承受的电压要高于交流电压的峰值，否则电容器就可能被击穿如图甲、乙所示，同样的电炉分别使用恒定电流和交变电流烧水，设水的质量相等、初温相同，忽略热量散失。若使用恒定电流10分钟把水烧开，使用交变电流同样用10分钟把水烧开。情境导学(1)两种情况下电阻、通电时间、产生的热量相同吗？提示：都相同(2)该交变电流与4A的恒定电流产生的效果相同吗？提示：相同(3)该交变电流相当于多大的恒定电流？怎样描述这种效果的意义？提示：4A交变电流的有效值思考如图所示，是通过一个R为1Ω的电阻的电流i随时间变化的曲线。这个电流不是恒定电流。

⑴怎样计算通电1s内电阻R中产生的热量？

⑵如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过这个电阻R，也能在1s内产生同样的热，这个电流是多大？3.有效值RR~恒定电流IU等效思想：恒定电流交变电流交变电流恒定电流电阻相同时间相同（交流的一个周期）产生的热量相同则称恒定电流的I与U为这个交流的有效值。分别通过电阻时，若满足建立概念(1)定义等效替代(电流热效应)(2)理论计算表面正弦式电流的有效值与峰值之间关系适用条件：正弦式电流结论：正弦式交变电流的最大值为有效值的

倍。2.交流电表测量值的读数也是有效值；1.交流电器上铭牌标出的额定电压和额定电流都是有效值；（3）几种常见的有效值3.计算电功、电功率和电热相关的问题还有保险丝的熔断电流，都指其有效值。1．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。(3)通常所说的交变电流的电压、电流，用电表测量的交变电流的电压、电流，以及用电器的额定电压、额定电流，还有保险丝的熔断电流，都指其有效值。核心归纳(2)对于非正(余)弦式交变电流：必须根据有效值的定义进行计算。①第一步：计算交变电流在一个周期内产生的热量Q；②第二步：列出相应的方程：Q＝T、Q＝I2RT或Q＝T；③第三步：代入数值，求解有效值。3.(2022•新疆昌吉高二期末)如图所示，表示一交流电的电流随时间而变化的图像，此交流电的有效值是A．5

A

B．3.5

A

C．3.5A

D．5A√4.(2022•陕西榆林高二期末)利用二极管的单向导电性可以将正弦式交变电压的波形截去一半，这种方法称为半波整流。某研究小组的同学通过半波整流得到如图所示的脉动电压图像，由图可知A．该电压的周期为2sB．该电压的频率为0.02HzC．电压的有效值为10VD．电压的有效值为20V√

练习1：如图表示一交流随时间变化的图像，求此交流的有效值。

练习2：已知某电阻元件在正常工作时，通过它的电流按如图所示的规律变化。今与这个电阻元件串联一个多用电表(已调至交变电流电流挡)，则多用电表的读数为(

)A解析：交流电流测量有效值，设该电流的有效值为I，根据交变电流有效值的定义取一个周期T，则有：

，解得I=5A，所以多用电表的读数为5A，故A正确，B、C、D错误；4.平均值应用：计算通过电路横截面的电荷量q＝

It将

和

分别代入瞬时值表达式。

采用哪些方法描述交变电流变化规律？描述交变电流公式图像三、正弦式交变电流的公式和图像1．如图甲所示，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像如图乙中曲线a、b所示。求曲线b表示的交变电流的电动势有效值。参考答案课堂测试2.如图所示，N匝矩形导线框以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴OO΄匀速转动，线框面积为S，线框的电阻、电感均不计，外电路接有电阻R、理想交流电流表A和二极管D，二极管D具有单向导电性，即正向电阻为零，反向电阻无穷大。下列说法正确的是

（

）

A．图示位置电路中的电流为0

B．R两端电压的有效值

C．交流电流表的示数

D．一个周期内通过R的电荷量ACD解析：A．由题图可知，图示位置磁通量最大，磁通量的变化率为零，所以此时通过R的电流为零，故A错误；B.R两端的电压随时间的变化规律如图所示：电动势的最大值为：

设电压的有效值为U，在一个周期内有

解得C.交流电流表的示数为电流的有效值即D.在一个周期内，只有半个周期的时间有电流通过R，一个周期内通过R的电荷量为交变电流“四值”的适用情况1．求电荷量时要用平均值。2．交流电表的读数是有效值。3．计算热量、功率、电功以及确定保险丝的熔断电流时，应用有效值。4．判断电容器是否能被击穿，应用峰值。5．计算霓虹灯或氖管的发光时间、线圈在某时刻的受力情况等问题，应用瞬时值。

特别提醒3.小型交流发