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

第二节交变电流的描述第三章

交变电流学习目标1新课讲解3新课导入2经典例题4课堂练习5本课小结6目录学习目标1.理解交变电流的周期和频率的含义，掌握它们之间的关系2.理解交变电流的有效值和峰值的含义3.能用数学公式和图像对交变电流进行描述新课导入

如何描述交变电流的变化特征呢？温故知新什么是交变电流？电压、电流的大小和方向都随着时间做周期性变化的电流想一下交变电流的规律从中性面开始计时，第一节交变电流的周期和频率交变电流的周期和频率利用示波器，观察用学生电源的交流挡供电时候的波形交变电流是周期性变化的电流，用什么来描述周期性变化的快慢呢？新课讲解

1.周期（

T）：交变电流完成一次周期性变化所需的时间，叫作它的周期。2.频率（

f）：交变电流完成周期性变化的次数与所用时间之比叫作它的频率，数值等于交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数。T周期和频率的关系如何？各自的单位是什么？描述交变电流快慢的物理量除周期、频率外，还有哪些？思考周期和频率的关系为

。T的单位为秒（s），f的单位为赫兹（Hz）

TTT转速、角速度与周期、频率又有什么关系呢？思考周期

T=0.02

s，频率为

f=50Hz。一交变电流的电压随时间的变化图像如图所示，这个交变电流的周期是多少？频率是多少？第二节交变电流的峰值和有效值交变电流的峰值根据交变电流的电压随时间的变化图像，写出

t=0.05s、t=0.1s时的电压值。并思考一个周期内电压的峰值是多少。t=0.05s时的电压值为Um，t=0.1s时的电压值为0一周期内电压的峰值为Um新课讲解

1.峰值：交变电流的峰值（Im和Um）是交变电流在一个周期内所能达到的最大数值。2.瞬时值：交变电流某一时刻的电压（电流）值。思考电容器铭牌上的标称值指的是交变电流电压的峰值还是瞬时值？指的是峰值交变电流的有效值如图所示是通过一个

R为1Ω

的电阻的交变电流

i

随时间变化的图像可以分段求解交变电流产生的焦耳热（1）怎样计算通电10s内电阻

R中产生的热量？（2）如果有一个大小、方向都不变的横店电流通过这个电阻

R，也能在10s内产生同样的热量，这个电流是多大？（1）28J （2）1.67A新课讲解

3.有效值：让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交流电流的一个周期内它们产生的热量相等，而这个恒定电流的电流、电压分别为I、U，我们就把I、U叫做这一交变电流的有效值。相同电阻相同时间相同热量交变电流的有效值如图所示为某家用电器的铭牌，该铭牌上标有“220V”和“50Hz”的字样，其中“220V”有什么含义？表示该用电器所使用的的工作电源的电压有效值为220V家用电器上标出的额定电压和额定电流是有效值新课讲解

相同电阻相同时间相同热量4.有效值与峰值的关系：（1）对于正弦式交变电流有（2）对于非正弦式交变电流，其有效值需按有效值的定义计算第三节正弦式交变电流的公式和图像新课讲解

1.公式法：2.图像法：思考从数学公式或图像上可以获得哪些信息？电压（电流）的峰值（有效值）、任意时刻的瞬时值，以及周期（频率、角速度、转速）经典例题1.下列各图像中表达的电流是正弦式交变电流的()CA.B.C.D.答案：C解析：正弦交流电是指大小和方向随时间做正弦规律变化的电流；由图可知，只有C正确，ABD错误；故选C.2.一个电动机上标“220V，1.5kW”，那么为了使它正常工作，所使用的正弦交流电应是()A.电压有效值为220V，电压最大值为220VB.电压有效值为311V，电压最大值为220VC.电压有效值为220V，电压最大值为311VD.电压有效值为311V，电压最大值为311VC答案：C解析：电动机上标“220V，1.5kW”，其中220V为有效值，为了使它正常工作，交流电的电压有效值为220V，电压最大值为。故选C。3.矩形金属线圈绕垂直于磁场方向的转轴在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的交变电流i随时间t变化的关系如图所示。下列说法正确的是()CA.此交变电流的周期为0.03s B.此交变电流的频率为100HzC.此交变电流的最大值为0.4A D.此交变电流的有效值为0.4A答案：C解析：AB.通过题图可得到，该交流电周期

，故频率：故AB错误；CD.由题图可判断该正弦交流电电流的最大值为

，故有效值为：故C正确，D错误；故选C。1.如图所示是一交变电流的

图象，曲线部分为正弦函数的一部分，则该交变电流的有效值为()B当堂检测A.4A B. C. D.答案：B解析：由电流有效值的定义可得解得故选B。2.一正弦式交变电压随时间变化的规律如图所示，由图可知()A.该交变电压的有效值为100VB.该交变电压的频率为25HzC.该交变电压瞬时值的表达式为D.若将该交变电压加在阻值为100Ω的电阻两端，该电阻消耗的功率为100WB答案：B解析：A.根据图象可知该交变电压的最大值为100V，故A错误；B.周期为

，所以频率为25Hz，故B正确；C.依题意有交变电压瞬时值表达式为,故C错误；D.若将该交变电压加在阻值为

的电阻两端，因为电压有效值为

V所以功率为故D错误。3.如图所示为四种电流随时间变化的图像，其中图②③中每段曲线均为余弦或正弦曲线的一部分，电流的最大值均为

，下列说法正确的是(

)A.图①②所示电流的有效值相等B.图②③所示电流变化周期相等C.图①所示电流的有效值是图③的2倍D.图④所示电流的有效值等于图③所示电流的有效值

A答案：A解析：图②所示电流的有效值与余弦电流有效值相等，正弦（或余弦）电流的有效值,与周期无关，故A正确；图②所示电流变化周期为

，图③所示电流变化周期为

，故B错误；图③所示电流的有效值满足

，解得

，故C错误；图④所示电流的有效值满足