2017-2018学年高中物理 第3章 交变电流 第1节 交变电流的特点教学案 鲁科版选修3-2

1、第1节交流电流特性1.大小和方向随着时间而周期性变化的电流是交流电流。2.周期(频率)描述了交流电流随时间变化的速度，在一个周期内，交流电流的方向发生了两次变化，我国工业生产和生活电的频率为50 Hz。3.有效值根据电流的热效应进行定义和计算，正弦交流最大值是有效值的两倍em=e，um=u，im=I。一、恒定电流与交流电流的比较1.恒定电流大小和方向都不随时间变化的电流是一定的电流(图311甲)。2.交流电流大小和方向随着时间而周期性变化的电流是交流电流(图311B)。图311二、交流电流的周期和频率1.交流电流的周期和频率的比较循环(t)频率(f)定义交流电流完成一次周期性变化所需的时间交流

2、电流在1 s内完成周期变化的次数单位s(秒)Hz(赫兹)作用表示交流电流变化的速度我国交往电流变化0.02 s50 Hz联系T=(或f=)2.正弦交流电流大小和方向随着时间的推移根据正弦法则变化的电流。三、交流电流的最大和有效值1.最大值一个周期内交流电流能达到的最大值称为交流电流的最大值(又称峰值)，这可以表明交流电流的强弱或电压的高低。交流电流的电流，电压的峰值分别用Im和Um表示。2.有效值使交流电流和恒定电流分别通过相同电阻值的电阻，如果在相同时间内发生的热量相同，则牙齿恒定电流的值称为交流电流的有效值。交流电流的电流，电压的有效值分别用I，U表示。3.正弦交流电流有效值与最大值的关系

3、u=0.707um，I=0.707 im。1.自主事故判定(1)如果是交流电流，其最高点是有效值的两倍。（）(2)家用电器铭牌上标明的电流、电压都是指有效值。()(3)电容器的耐压值是指交流电流的最大值。()(4)我国生活电的频率为50Hz，这种交流电流的方向在1 s内改变100次。()(5)生活电的电压220 V是有效值，动力电的电压380 V是峰值。（）(6)交流电流的有效值从电流的热效应角度规定。()合作探索次会议(1)如何区分DC和AC？提示：区分直流和交流的依据是验证电流的方向是否随时间变化。(2)实验室使用的打点计时器、打点周期为什么等于0.02 s？提示：我国工农业生产和生活电的

4、频率为50Hz，周期为0.02 s，打点计时器的打点周期等于交流电流的周期，因此相当于0.02 s。(3)如果交流电流和恒定电流通过电阻，时间产生的热量相同，那么牙齿恒定电流的值等于牙齿交流电的有效值吗？提示：不一定。根据有效值的定义，必须满足“三个茄子”。也就是说，如果相同的电阻，相同的时间，相同的热量生成，以上三个茄子条件都满足，则恒定电流的数量等于交流电流。有效值。交流电流和直流交流电流和直流的辨析1.交流电流的方向随时间而变化，但直流电流的方向不随时间而变化。此外，交流电流的大小不能像矩形脉冲一样变化，直流的大小可以变化。2.判断是否是交流电流，至少要观察一个周期。与矩形波一样，牙齿电

5、流在正反周期或负反周期中电流的大小和方向保持不变，但在一个周期以上，电流的方向随着时间而变化，因此是交流电流。3.交流电流的波形不一定是曲线，认为波形是曲线的渡边杏。必须是交流电流。1.以下每个选项的图像中的交流电流表示()解决方案：D B，C在两个图像中，电流大小随时间定期变化，但方向不变，因此不是交流电流。在a图像中，电流的方向不变，不是交流电流。在D图像中，电流的大小和方向随时间定期变化，并且是交流电流，因此选择D。2.(多重选择)如图312所示，有从牙齿图像中知道的交流电流()图312A.周期为0.8 sB.最大值为4 AC.有效值为2 AD.频率是0.8 Hz分析：选择AB是C、D错

6、误、A、B对，因为图像中的周期为0.8 s，频率为1.25 Hz，最大值为4 A，有效值不等于平均值，无法根据图像进行计算。了解和计算交流有效值和最大值1.有效值计算方法解决交流电流的有效值通常使用以下两种茄子方法：(1)根据正(剩余)弦定律变化的交流电流可以通过使用交流电流的有效值和峰值之间的关系来解决(例如，E=，U=，I=)。(2)对于郑智薰正弦交流电流，应根据有效值的定义进行计算。第一步：计算一段时间内交流电流产生的热Q。步骤2:将列Q表示为相应物理量的有效值Q=I2RT或Q=T。第三步：替换值并解决有效值。2.几种茄子典型电流有效值的计算电流名称电流图线有效值正弦交流电流I=正弦半波

7、电流I=正弦单向脉动电流I=矩形脉动电流I=不对称交流电流I=特别通知(1)在交流电路中，电压表、电流表、电度表等电度表的数量都是交流电流的有效值，没有具体说明的情况下提供的交流电流的电压、电流都是有效值。(2)计算AC电流通过导体生成的列和功率，并确定熔断器的熔断器电流时，只能使用AC电流的有效值(例如，功率的方程式P=UI中的U，I均为有效值)。计算通过电路一个截面的电，必须使用交流电流的平均值。示例图313表示随时间变化的交流电流的图像。牙齿交流电流的有效值是多少？图313事故点分析交流电流的周期T=0.02S，上半场，电流I1=4A后半周期电流I2=3a。根据焦耳定律，在一段时间内交流

8、电流通过电阻R产生的热量Q=I12R I22R=I2RT，因此交流电流的有效值I=5A。回答 5 A计算有效值时，请参见两点(1)方波交流电流的正负半周期最大值不相等的情况下，传记列要分段计算。(2)要采取一个周期或周期的整数倍数的时间来计算电热。1.通过整流器处理正弦交流电流后得到的电流波形如图314所示，减去了负伴奏。牙齿电流的有效值为()。图314A.a b.a C.1 a D.A解决方案：选择C通过电阻R在一个周期内只发生一半的时间列。与牙齿期间电流值为A的恒定电流热相对应，因此一个周期内发生的列可以表示为Q=(A) 2R。如果恒电流I通过电阻时，在一定时间内产生的热量也为Q，则I2R

9、T=(A) 2R，I=1A。因此，选项c是正确的。2.在图315所示的电路中，A是熔断器电流为2 A的熔断器，R是可变电阻，S是电动势最大值为311 V的正弦交流电源，不考虑内部电阻。可变电阻抗阻值必须大于()图315A.110 b.220 C.330 D. 440 解决方法：选择A基于正弦交流电流有效值和最大值的关系以及电阻的定义。3.如果将电阻值为5的电阻连接到没有内部电阻的交流电源，则电力电动势随时间变化的规律如图316所示。以下说明为()图316A.交流电流的频率是0.25 HzB.通过电阻的电流峰值为aC.电阻消耗2.5瓦的功率。D.用交流电压表测量的电阻两端的电压为5 V解决方案：

10、如果选择C，则表明牙齿交流电流的周期为0.04 s。因此，频率为25 Hz，电源电动势的峰值为5 V，因此通过电阻的电流峰值为1 A，选项A，B错误。用交流电压表测量的电压的有效值是正弦交流的有效值最高，因此D选项无效。根据传记功率的计算公式，传记电阻消耗的功率为P=UI=W=2.5W，选项C是正确的。1.(多选择)以下关于交流电流和直流的陈述中，正确的是()A.电流大小定期变化，必须是交流电流B.DC的大小可以改变，但方向不能改变C.交流电流必须根据正弦或余弦定律变化。D.交流电流的最大特点是电流的方向发生周期性的变化分析：选择BD直流的特点是电流方向不变，交流电流的特点是电流方向周期性变化

11、。此外，交流电流并不都是根据正弦或余弦定律变化的。因此，选项b，d是正确的。2.(多重选择)以下陈述是正确的()A.使用交流电源的传记铭牌上显示的额定电压、额定电流的值都是最大值B.用交流电流表和电压表测量的数值是有效的C.照明电路电压220 V表示有效值D.所有交流电流的有效值和最大值之间存在e=、u=和I=关系解决方案：BC无效，因为使用交流电源的各种传记铭牌上显示的值是有效值。Ac米测量是有效值，因此项目b是正确的。照明电路电压220 V表示有效值，因此C项是正确的。E=、u=、I=是正弦交流电流有效值和最大值的关系，因此d项无效。3.(多选)关于交流电流的周期和频率，以下哪一项是正确的

12、()A.交流电流最多出现两次的时间间隔等于周期的一半B.1s内交流电流的最大发生次数等于频率C.交流电流方向变化的频率是交流电流频率的两倍D.50Hz的交流电流，周期等于0.05 s。解决方案：选择AC知道根据时间段的定义，选项a是正确的。根据频率的定义，您可能知道选项b错误。在一个周期内，交流电流的正负最大值分别发生一次，交流电流在一个周期内发生两次，即交流电流方向变化的频率是交流电流频率的两倍，所以选项C是正确的。T=s=0.02s指示选项d错误。因此，正确答案是a，c。4.(多重选择)对于图1中所示的电流I随时间T定期变化的图像，以下哪项是正确的()图1A.电流大小变化，方向变化，直流B

13、.电流的大小和方向都在变化，是交流电流C.最大电流0.2 A，周期0.01 sD.电流的周期为0.005 s，有效值为0.1 A分析：在选定的AC it图像中，I值的正值和负值表示电流的方向，图中的电流始终为正值，电流的方向保持不变，表示DC、A对、B故障。如图所示，每次通过0.01 s时，it映像重复一次，周期为0.01 s，电流最大值为0.2 A，C对，D错误。5.(多选择)在交流电流的一个周期内，一个正弦交流电流通过电阻值为10的电阻产生的热量等于1电流3 A的直流通过相同电阻值的电阻在同一时间产生的热量。（）A.牙齿交流电流的有效值为3 AB.牙齿交流电流的最大值为6 AC.电阻两端的

14、交流电压的有效值为30 VD.电阻两端的交流电压最大值为30 V解决方案：根据ACD电流有效值的定义，ACD选择ACD的牙齿ACD电流的有效值为3 A，因此最大值为3 A，选项A正确，选项B错误。U=IR表明，电阻两端的交流电压的有效值为30 V，选项C是正确的。已知正弦交流电流的最大值是有效值的倍数，可以看出电阻两端交流电压的最大值是30 V，选项D是正确的。6.电阻R1、R2和交流电源连接，如图2甲所示(R1=10 ，R2=20 )。关闭开关S后，通过电阻R2的正弦交流电流I随时间T变化的情况如图B所示。然后()图2A.通过R1的电流有效值为1.2 AB.R1两端的电压有效值为6 VC.通

15、过R2的最大电流为1.2 AD.R2两端的最大电压为6 V解决方案：在标题图中，选择B表示通过电阻R2的电流的最大值为0.6 A。因此，有效值为0.6 A，根据串行电路的特性，通过R1的电流的有效值也为0.6 A，A，C项都无效。R1两端的电压有效值为U1=IR1=6 V，B项是正确的。R2两端的最大电压为um=imr2=12v，d条目无效。7.两个相等的值电阻1、2分别连接到正弦交流电源和直流电源的两端，直流电压始终为U0。如果电阻1，2的通电时间分别为T和2t，则两个电阻产生的热量都为Q。正弦交流电源电压的最大值为图3A.u0b.2u 0C.U0 D.U0解决方案：如果选择B的两个电阻的电

16、阻值都为R，正弦交流电源电压的最大值为Um，则Q=T，Q=2T，UM=2U 0，选项B是正确的。8.(多选择)如果甲、乙两个电炉的电阻值相同，甲、乙两个电炉分别等于图4(a)和(B)所示的方波交流电压和正弦交流电压中两个电压的周期和峰值，则()图4A.用电压表测量电炉双端电压B.用电压表测量甲和乙两种炉的两端电压是一样大的C.两个电炉消耗的功率之比p a: p b=2: 1D.两个电炉消耗的功率之比p a: p b=1: 1解决方案：选择交流图表(A)是方波交变电压，有效值定义已知=T，即有效值为UA=U0。图(B)为正弦交流电压，有效值为UB=，电压表测量为有效值，因此电炉电压表示大数，A正确，B错误。两个电气炉的功率比为P A: P B=:=2: 1，C正确，D错误，正确答案为A，C。9.小型电热器连接到输出电压为10 V的直流电源，功率为P。连接到正弦交流电源时，消耗的功率如下：如果加热器电阻没有变化，则牙齿交流电源输出电压的最大值为()A.5 V B.5 VC.10v d.10v解决方案：选择C可以知道电源公式P=。如果传记加热器连接到直流电源，则P=。收到交流电源后，c是正确的，因为=，U2=u1，U2是正弦交流的有效值，牙齿交流的最大um=U2=u1=10v=10v。10.一台风扇的额定电压为交流电220 V。图5显示了在正常运行期间使用交流电流表在一段时间内工作电流