高中人教物理選擇性必修二(學(xué)案)交變電流的描述

1、6/6交變電流的描述【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1理解什么是交變電流的峰值和有效值，知道它們之間的關(guān)系。2理解交變電流的周期、頻率以及它們之間的關(guān)系。知道我國(guó)生產(chǎn)和生活用電的周期（頻率）的大小。【學(xué)習(xí)重難點(diǎn)】1交變電流有效值概念。2交變電流有效值概念及計(jì)算?！緦W(xué)習(xí)過(guò)程】一、知識(shí)前置1交變電流（AC）電流、電壓大小和方向隨時(shí)間做周期性變化，這樣的電流叫作交變電流。2正弦式交變電流（1）最大值（峰值）：Em、Um、Im（2）瞬時(shí)值：u、i、e3正弦交流電的變化規(guī)律：（從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)）瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)e=_瞬時(shí)電流i=_瞬時(shí)電壓u=_二、新知學(xué)習(xí)（一）周期和頻率1周期：_，叫做交變電流的周期，用_表示。2頻率：_，叫做

2、交變電流的頻率，用_表示。周期和頻率的關(guān)系：_我國(guó)使用的交變電流頻率f=_，周期T=_。3角速度：_，用_表示。角速度與周期及頻率的關(guān)系：=_（二）峰值和有效值1峰值：_。（Em、Um、Im）電容器的耐壓值是指能夠加在它兩端的_，若電源電壓的最大值超過(guò)耐壓值，電容器可能被_。但是交變電流的最大值不適于表示交變電流產(chǎn)生的效果，在實(shí)際中通常用_表示交變電流的大小。交變電流的峰值為：Em=_思考與討論：（1）如圖所示電流I=2A通過(guò)一個(gè)R=2的電阻。它是恒定電流。怎樣計(jì)算通電1s內(nèi)電阻R中產(chǎn)生的熱量？（2）如圖所示電流I通過(guò)一個(gè)R=1的電阻。它不是恒定電流。怎樣計(jì)算通電1s內(nèi)電阻R中產(chǎn)生的熱量？如果

3、有一個(gè)大小、方向都不變的恒定電流通過(guò)這個(gè)電阻R也能在1s內(nèi)產(chǎn)生同樣的熱量，這個(gè)電流是多大？2有效值：_。物理意義：_。正弦交流電的有效值與最大值的關(guān)系：U=_Um I=_Im重點(diǎn)說(shuō)明：1任何電流都有有效值，但上述關(guān)系只限于_，對(duì)其他形式的交變電流并不適用。需按定義計(jì)算。2交流用電器的額定電壓和額定電流指的是_。3交流電流表和交流電壓表的讀數(shù)是有效值，對(duì)于交流電若有特殊說(shuō)明的均指有效值。4在求交流電的功、功率或電熱時(shí)必須用交流電的_。（三）正弦式交變電流的公式和圖像1正弦式交變電流的圖像：2正弦式交變電流的瞬時(shí)電壓u=_=_=_（四）拓展學(xué)習(xí)：電感器和電容器對(duì)交變電流的作用1演示：電阻對(duì)直流和交

4、流的阻礙作用。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：_得出結(jié)論：_。相關(guān)公式：R=_。2演示：電感對(duì)直流和交流的阻礙作用。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：_得出結(jié)論：_。相關(guān)公式：E=_。說(shuō)明電感器通_，阻_。3演示：電容對(duì)直流和交流的阻礙作用。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：_得出結(jié)論：_。相關(guān)公式：XC=_。說(shuō)明電容器通_，阻_。【鞏固練習(xí)】1下面關(guān)于交變電流的說(shuō)法中正確的是（ ）A交流電器設(shè)備上所標(biāo)的電壓和電流值是交流的最大值B用交流電流表和電壓表測(cè)定的讀數(shù)值是交流的瞬時(shí)值C給定的交流數(shù)值，在沒(méi)有特別說(shuō)明的情況下都是指有效值D跟交流有相同的熱效應(yīng)的直流的數(shù)值是交流的有效值答案：CD2一只“220V，100W”的燈泡接在u=311sin314tV的交變電源上，

5、則下列判斷正確的是（ ）A燈泡能正常發(fā)光B與燈泡串聯(lián)的電流表的示數(shù)為0.45AC與燈泡并聯(lián)的電壓表的示數(shù)為220VD通過(guò)燈泡的電流的表達(dá)式為i=0.64sin314tA答案：ABCD3將正弦交流電經(jīng)過(guò)整流器處理后，得到的電流波形剛好去掉半周，如圖所示，它的有效值是（ ）A2AB 2AC 2/2AD1A答案：B4某交變電流表串聯(lián)一電阻構(gòu)成交變電壓表，總電阻R=2k，然后將改裝的電表接到u=311sin100tV的交流電源上，則（ ）A通過(guò)電流表電流的瞬時(shí)值為0.11sin100tAB作為改裝的電壓表，其兩端電壓的瞬時(shí)值為311sin100tVC電流表的示數(shù)為0.11AD作為改裝的電壓表，其示數(shù)應(yīng)

6、為311V答案：BC5某交變電壓隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖所示，則此交變電流的頻率為_(kāi)Hz。若將此電壓加在10F的電容器上，則電容器的耐壓值不應(yīng)小于_V；若將該電壓加在一阻值為1k的電阻器上，該電阻器正好正常工作，為了避免意外事故的發(fā)生，該電路中保險(xiǎn)絲的額定電流不能低于_A。答案：50 200 0.156電容器的兩個(gè)極板間的電壓如果太高，絕緣層就會(huì)擊穿，損壞電容器，電容器的耐壓值一般都標(biāo)在外殼上。有些電容器是用在交流電路中的。一個(gè)標(biāo)有耐壓250V的電容器，能否用在220V的交流電路中？為什么？答案：不能。因?yàn)殡娙萜魃蠘?biāo)的耐壓250V，是指電容器所能承受的電壓值（若超過(guò)250V，就會(huì)使電容器極板間的絕

7、緣物質(zhì)被擊穿而導(dǎo)電），而通常所說(shuō)的交流電路的電壓是220V，指的是電壓的有效值，它的最大值為：2220V=310V，這個(gè)電壓高于250V，所以這個(gè)電容器不能用。7小型發(fā)電機(jī)內(nèi)的矩形線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以恒定的角速度繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線(xiàn)圈匝數(shù)n=100，穿過(guò)每匝線(xiàn)圈的磁通量隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，如圖所示，發(fā)電機(jī)內(nèi)阻r=5.0，外電路電阻R=95，已知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值Em=nm，其中m為穿過(guò)每匝線(xiàn)圈磁通量的最大值，求串聯(lián)在外電路中的交流電流表（內(nèi)阻不計(jì)）的讀數(shù)。解析：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值：Em=nm設(shè)線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的周期為T(mén)，則有=2/T根據(jù)歐姆定律，電路中的電流的最大值為：Im=EmR+r有效值：I=22Im由題中給定的-t圖象可得：m=1.010-1Wb，T=3.1410-2s解以上各式，并代入數(shù)據(jù)，得：I=14.1A8有一交變電壓的變化規(guī)律為U=311sin314tV，若將一輝光電壓是220V的氖管接上此交變電壓，則在1s內(nèi)氖管發(fā)光的時(shí)間是多少？答案：根據(jù)U=311sin314tV，可知交變電壓的周期：T=2s=6.28/3.14=1/50s將U=220V代入U(xiǎn)=311sin314t，可得在0T/2（1/100s）內(nèi)，交變電壓瞬時(shí)值恰等于輝