2017-2018学年高中物理 第二章 交变电流 第3节 表征交变电流的物理量学案 粤教版选修3-2

1、第三部分代表交流电的物理量了解目标知脉络1.了解交流电的周期和频率的含义，以及它们之间的关系。了解中国生产和生活用电周期(频率)的大小。(键)2.了解交流电的峰值和有效值的含义。可以用有效值的定义来计算一些交流电的有效值。(困难)3.相关计算将使用正弦交流电的有效值公式。(要点)4.有通过类比和迁移分析新问题的意识和能力。交流电的周期和频率1.周期：交流电完成周期性变化的时间称为周期。单位是秒.2.频率：交流电在1秒内周期性变化的次数称为频率。单位是赫兹。周期t、频率f和角速度之间的关系：=2 f，t=。1.交流周期越大，方向变化越快。()2.中国交流电的周期为0.02秒，频率为50赫兹。()

2、3.交流电的方向每个周期改变一次。()如图231所示，这个交流电的周期是多少？频率是多少？图231提示周期t=0.02秒；频率f=50赫兹打点计时器连接到干电池时可以调节而不会打点，但连接到低压交流齿轮时可以平稳打点，该齿轮的电源频率为学生用50赫兹，每0.02秒一个点.讨论1:为什么打火计时器连接到干电池而不打火？【提示】只有不断改变磁铁的磁性，敲击计时器才能使振动针上下振动，直流电不能改变磁铁的磁性。讨论2:为什么打卡计时器的打卡时间间隔是0.02秒？什么决定了时间间隔？【提示】电磁打火计时器的打火频率与工作电流频率相同，中国生产生活用电频率为50赫兹，因此打火计时器的打火时间间隔为t=0

3、.02秒；时间间隔由电源频率决定。对交流电周期和频率的认识周期和频率是描述交流电的物理量。像任何周期过程一样，交流电应该用周期或频率来表示。在实验中，当线圈匀速转动时，电动势和电流按照正弦规律变化一次。(1)一旦线圈旋转，交流电就完成了周期性变化。(2)从线圈旋转的角度来看，周期是线圈在磁场中旋转一次所需的时间；频率是线圈在磁场中一秒钟的圈数。1.(多种选择)如果交流电的方向在1秒内改变100次，其周期t和频率f分别为()A.T=0.01 sB。T=0.02 sC.f=100，f=50 Hz回答 BD2.(多种选择)如图232所示，下面对图像的描述是正确的()TutorialNo。图232A.

4、电压是DC电压B.电压是交流电压C.电压周期为0.2sD.电压的频率是10/3赫兹分析从图像中可以看出，前一过程每0.3秒重复一次，因此0.3秒为一个周期，频率为赫兹。在一个周期内，第一个0.1秒的电压为正，第二个0.2秒的电压为负，表明前后电流方向相反，所以是交流电，B和D是对的，A和C是错的。回答 BD3.(多种选择)如图233A所示，在均匀磁场中，矩形金属线圈绕垂直于磁感应线的轴匀速旋转两次，产生的交变电动势图像如图233B中的曲线A和B所示，然后()图233A.在t=0时，线圈平面与中性表面重合两次B.对应于曲线A和B的线圈转速之比为23C.曲线a所示的交变电动势的频率是25 HzD.

5、由曲线B表示的交变电动势的频率是100赫兹【分析】从标题图B可知，当T=0时，两次旋转产生的瞬时电动势等于零，所以A是正确的；从图2可以看出，两次旋转产生的交变电动势的周期比ta TB为2 3，从周期与转速n=，na nb=3 2的关系来看，b是错误的；ta=410-2(1)定义：交流电和恒流分别通过电阻相同的电阻。如果它们同时产生相同的热量，这个恒定电流的值就是相应交流电的有效值。(2)应用无特殊说明的交流电压和电流值为有效值。交流电流表测得的交流电压和电流值为有效值。交流电气设备上标注的额定电压和额定电流为有效值。3.正弦交流电流有效值与峰值的关系E=Em/=0.707Em。I=Im/=0

6、.707ImU=Um/=0.707Um1.任何形式的交流电的有效值和峰值之间的关系是u=um/。()2.照明电压220伏和电源电压380伏是指交流电压的有效值。()3.交流电压表和电流表都测量交流电的有效值。()交流电的有效值是某段时间的平均值吗？【提示】有效值是根据相同时间内相同电阻上交流电流和恒定电流产生的相同热量来定义的，即相同的热效应，而不是一段时间内的平均值。现代家庭中有许多家用电器，其中大多数使用交流电。讨论1:电器铭牌上标明“额定电压220伏”和“工作频率50赫兹”字样。“220伏”是什么意思？提示 220伏表示电器使用的电源电压有效值为220伏.讨论2:尝试探索在分析和计算交流

7、电有效值时应该注意哪些方面。提示应注意以下三个方面：(1)对于正弦交流电，I=，u=可用于直接计算有效值。(2)根据有效值的定义，求解了非正弦交流电有效电流的热效应。(3)计算时注意相同：相同的电阻，相同的时间，相同的热量，相同的时间一般指一个周期的交流电。1.对有效值的理解(1)交流电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：相同的电阻，相同的时间，相同的热量。交流电和直流电有同样的“效果”，有效值也是一样的。2.有效值的计算方法(1)分段计算一段时间内交流电产生的热量q。(2)让直流电(实际上是恒定电流)通过相同的电阻，一个交流周期产生的热量等于Q。如果Q=I

8、2RT或Q=T，相应的I和U是交流电流和电压的有效值。3.几种常见交流电的有效值当前名称当前图形线有效值正弦交流电I=正弦半波电流I=正弦单向脉动电流I=矩形脉动电流我=我不对称交流电I=4.根据图23中的模式A，电阻R1和R2与交流电源相连，R1=10，R2=20。开关闭合后，流经电阻R2的正弦交流电随时间变化，如图二所示。然后()嘉义图234A.流经R1的电流有效值为1.2 aB.R1桥上电压的有效值是6伏C.通过R2的最大电流是1.2 aD.R2两端的最大电压为6 V分辨率从图b可以看出，交流电流的最大值为0.6安，正弦交流电流的有效值为1=0.6安，R1电压的有效值为u1=ir1=6 v，R2电压的最大值为um=imr2=0.620 v=12 v .综上所述，正确的选项为b .回答乙5.在图235中，两个交流电通过相同的电阻r .(1)分别写出它们的有效值、周期和频率；(2)计算它们在R上产生的功率比.图235分析 (1)图A为正弦交流电，有效值i1=0.707 im=3.54a，周期t1=0.4s，频率f1=2.5hz图b显示方波交流电流，具有恒定电流和方向的周期性变化。由于热效应与电流方向无关，其有效值I2=5 a，周期T2=0.3秒，频率f2=赫兹。(2)根据公式p=i2r，p a: p b=1 2