2017-2018学年同步备课之物理人教版选修3-2课件：第5章交变电流 2
2018版高中物理5.1交变电流课件 新人教版选修3-2
1
2
3
ห้องสมุดไป่ตู้
1.交变电流 (1)交变电流(AC):方向随时间做周期性变化的电流叫作交变电 流,简称交流。 (2)直流(DC):方向不随时间变化的电流。
交变电流的大小是否一定变化?它与直流的最大区别是什么? 提示:交变电流的大小不一定变化,如方波形电流;它与直流的最 大区别是方向随时间做周期性变化。
1
2
结合上面交变电流的产生过程想一想,线圈在匀强磁场中绕垂直 于磁场的轴匀速转动时,每转一周,电流方向改变几次? 提示:线圈每转一周,两次经过中性面位置,每经过中性面位置一 次,电流方向改变一次,所以线圈每转一周,电流方向改变两次。
1
2
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3.(正弦式)交变电流的变化规律 (1)正弦式交变电流:按正弦规律变化的交变电流,简称正弦式电 流。 (2)正弦式交变电流的瞬时值表达式(从中性面计时): i= Imsin ωt ;u= Umsin ωt ;e= Emsin ωt 。 其中i、u、e分别表示电流、电压、电动势的瞬时值。 Im、Um、Em分别表示电流、电压、电动势的峰值(最大值)。 (3)正弦式交变电流的图象(如图所示)
=
������
������' = ������'
1
2
3
4
(2)不同时间内平均值一般不同。平均值大小还和电流的方向有 关,若一段时间内电流的方向发生改变,则流过导线横截面上的电 荷量为两个方向上的电荷量之差。平均值是和电荷量相关联的,所 以凡涉及计算一段时间内通过导线横截面上电荷量的问题,应利用 平均值处理。
类型一
类型二
类型一 对“两个特殊位置”的考查 【例题1】(多选)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,所产生的交变 电流的波形如图所示。下列说法中正确的是( )
2018版高中物理第五章交变电流本章整合课件 新人教版选修3-2
= 0.5 A
副线圈的输出电压有效值为 U2 =
������2 ������1 ������1
=
������2 ������1���2
因此副线圈电路中负载电阻的最小值为 Rmin= 故选项 C 正确。
答案:C
= 880 Ω ,
专题一
专题二
专题一
专题二
专题三
(2)在研究与交变电流热效应有关的问题时,只能用有效值。如研 究交变电流的电功、电功率、保险丝的熔断电流、交流电表的示 数等问题时。 【例题2】 如图所示,一理想变压器原、副线圈的匝数比为 n1∶n2=1∶2,电源电压 u=220 2 sin ������������ V, 原线圈电路中接入一熔断 电流������0 = 1 A 的保险丝,副线圈中接入一可变电阻R,为了使保险丝 不致熔断,调节R时,其阻值最低不能小于( )
专题一
专题二
专题三
【例题1】 一电容器两端允许加的直流电压最大值是260 V,能否 将它接在按正弦规律变化的交流电压为220 V的电路中? 点拨:电容器工作时加在它两端电压的最大值不能超过它的耐压 值。 解析:题中所述的220 V交流电压是指有效值,其最大值为 Umax=220 2 V≈311 V>260 V,故不能将该电容器接在按正弦规律 变化的电压有效值为220 V的电路中,否则该电容器将会被击穿。 答案:不能
A.
������������ B. ������������
C.
������������ 2������
������������ 2������������
������������ D. ������
专题一
专题二
专题三
������ 点拨:q= ������·Δt,而������ = 。 ������ Δ������ 2������������ ������ 解析: ������ = ������ · = ������ · , ������ = Δ������ Δ������ ������ 2������������������ ������������ q= ������ ·Δt= , 所以B= 。 ������ 2������������
人教版高二物理选修3-2 第五章交变电流第1节《交变电流》课件(共40张PPT)
电流i通过R时：ui R ， U mImR.
成立条件： 转轴垂直匀强磁场，经中性面时开始计时
四、交流电的图像
b
c
c
d
a
d
k
L
A
B
b
K L
A
a
B
c
b
b
a
dk
a
A
L
B
c
K L
A d
B
b
c
a
d
k
L
A
B
e
Em
o
T/4
π/2
2T/4
3T/4
π
3π/2
T
t
2π ωt
四、交流电的图像
e
Em
0
t
-Em
i
Im
0
一 科 护 士 长 。这五 年间,在 院领导 班子和 科主任 领导下 ,能坚持 学习,撰 写论 文。 “门诊
做一做
二、交变电流的产生
1、线圈在匀强磁场中绕垂直于
磁场的轴匀速转动
2、过程分析
（1）在线圈转动的过程中，那些边会产生感应电动势？
ab边 cd边
（2）怎样将立体图转化为平面图？
将立体图转化为平面图
1．在如图所示的几种电流随时间变化的图线中，属于交 变电流的是 A B D ，属于正弦交变电流的是 A 。
i t
A
B
C
D
2 一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平 面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势随时 间的变化规律如图所示，下面说法中正确的是 ( )：
A. T1时刻通过线圈的磁通量为零； B. T2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大； C. T3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最
高中物理新课标版人教版选修3-2精品课件：5.0《交变电流》PPT课件(共121页)
1、线圈转动一周，多少次经过中性面? 电流方向改变多少次?
2、线圈转到什么位置时磁通量最大? 这时感应电动势是最大还是最小?
c(d)
O a(b)
3、线圈转到什么位置时磁通量最小? 这时感应电动势是最大还是最小?
中性面 线圈平面与磁感线垂直嘚位置叫做中性面
（1）线圈经过中性面时，穿过线圈嘚磁通量最大，但磁通量嘚变化率为零，线圈中嘚电动势为零
（1）周期： 交变电流完成一次周期性变化所需嘚时间。
（2）频率：一秒内完成周期性变化嘚次数。
（3）角频率(圆频率)：线圈在匀强磁场中转动嘚角速度。
（4）关系：
f 1 T
2 2f
T
一个周期内电流方向改变两次。
0.02
50
我国生产和生活用交流电嘚周期T＝_______s，频率f= _______Hz，角速度ω＝_______rad/s， 在1s内电流嘚方向变化_________１_次０。０π
e Em
0
t
t1 t2
t3 t4
-Em
5.2《描述交变电流 嘚物理量》
❖ （一）知识与技能
教 学目 标
❖ 1．理解什么是交变电流嘚峰值和有效值，知道它们之间嘚关系。
❖ 2．理解交变电流嘚周期、频率以及它们之间嘚关系。知道我国生产和生活用电嘚周期（频率）嘚 大小。
❖ （二）过程与方法
❖ 能应用数学工具描述和分析处理物理问题。
变
．
中性面
两次
课堂练习
４、线圈从中性面开始转动，角速度是ω，线圈中嘚感应电动势嘚峰值是Em，那么在任一时刻t感应电动势嘚瞬
时值e为
．若线圈电阻为Ｒ，则感应电流嘚瞬时值Ｉ为
．
e=Emsinωt
人教版高中物理选修3-2课件：第五章 交变电流 第2节
ωt＋φ 称为交变电流的 ________。 2．初相位
相位
相位 。 t＝0时交变电流的________ 3．相位差
物 理 选 修
相位 之差。对于频率相同的两个交变电流，其相位差 两支交变电流的 ________ φ2－φ1 。 初相位 之差，即Δφ＝________ 等于其________
3-2 ·
我们知道日光灯接入的是交变电流，在一个周期里，日光灯明暗交替两
次，也就是说日光灯实际上是时明时暗的，但是我们为什么感觉不到日光灯的 闪烁呢？
物 理 选 修
3-2 ·
人 教 版
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1 2 3 4 5 6 7
知识自主梳理 重点难点突破 考点题型设计
易错案例剖析
课堂知识结构
随堂巩固提升 课 时 作 业
第五章 交变电流
知识自主梳理
物 理 选 修
3-2 ·
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第五章 交变电流
知识点1 1．周期T
周期和频率
一次周期性变化 所需的时间，叫交变电流的周期。单位是 交变电流完成 ________________ s 。周期越大，交变电流变化 ________ 越慢 ，在一个周期内，交变电流的方向变 ____ 两次 。 化________
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第五章 交变电流
重点难点突破
物 理 选 修
3-2 ·
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第五章 交变电流
一、交变电流有效值的理解和计算
1.对有效值的理解 (1)交变电流的有效值是根据电流的热效应定义的，理解有效值重点在“等 效”，“效果”相同在定义中体现为相同电阻、相同时间，产生相同热量，交
变电流与多大的直流电“效果”相同，有效值就是多大。
高中物理人教版选修3-2同步课件第五章 交变电流 1节 交变电流
a L d K c c b c b a K L d b c K a L b d c
d
L
K
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
a
K
d L
a
Im
i
T/4
2T/4 π
3T/4
3π/2
T 2π
t
ωt
O
─Im
π/2
Im= nBSω/(R + r)
i = Imsinωt
作图时规定感应电流 正方向为dcbad
电路中的电动势和电流关系
Em
e
T/4 2T/4 π 3T/4 T 2π
向改变两次。
（2）大小变化规律-------按正弦规律变化：
e=Emsinωt i=Imsinωt u=Umsinωt Em=NBSω 叫电动势的最大值 Im=Em/R 叫电流的最大值 Um=ImR 叫电压的最大值
（1）线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但 磁通量的变化率为零，线圈中的电动势为零。 （2）线圈垂直中性面时，穿过线圈的磁通量为零，但 磁通量的变化率最大，线圈中的电动势为最大。 （3）线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动 一周，两次经过中性面，电流方向改变两次。
例1. 矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面的轴匀
将立体图转化 为平面正视图
v
A(B)
v
D(C)
此 时 线 圈 具 有 的 特 点
线圈平面与磁场平行，速度方向与磁场方向垂直 磁通量为 0 磁通量的变化率最大 感应电动势最大 感应电流最大
A( B )
将立体图转化 为平面正视图
如图甲
D( C )
将立体图转化 为平面正视图
A(B)
D(C)
高二物理人教版选修3-2课件：第五章 交变电流
cd＝50 cm，bc＝ad＝30 cm，匝数n＝100匝，线圈电阻r ＝0.2 Ω，外电阻R＝4.8 Ω.线圈在磁感应强度B＝0.05 T的 匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OO′匀速转动，角速度 ω＝100π rad/s.
图1
(1)求产生感应电动势的最大值. 解析 设 ab ＝ l1 ， bc ＝ l2 ，则交流电动势的最大值 Em ＝
nBl1l2ω≈235.5 V 答案 235.5 V
(2)若从图示位置开始计时，写出感应电流随时间变化的 函数表达式.
Em 解析 根据闭合电路欧姆定律， 电流的最大值 Im＝ ＝ R＋r 47.1 A
在题图所示位置时，电流有最大值，则电流的瞬时值表
达式为i＝Imcos ωt，代入数值得i＝47.1cos (100πt) A
2.有效值：正弦式交流电的有效值I＝ Im ，其他交变电流
2 的有效值应根据有效值的定义计算，求电功、电功率，
确定保险丝的熔断电流，要用到有效值；没有特殊说明 时，交流电的电流、电压、电动势指有效值，交流电表 的测量值是有效值，交流用电设备上所标的额定电压、 额定电流是有效值.
3. 瞬时值：当线圈平面处于中性面时开始计时，瞬时电
ΔΦ Bl1l2 q＝ I Δt＝ Δt＝n ＝n ＝0.15 C R＋r R＋r R＋r
答案 150 V 0.15 C
E
二、交变电流图象的应用
交流电的图象反映了交变电动势(电流)随时间的变化特征， 对正弦式交流电来说，我们可以从图象中获取如下信息： 1.交流电的周期(T)
一个完整的正弦波对应的时间段，知道了周期便可以算出 2π 线圈转动的角速度 ω＝ T .
)
D.表达式题图知：最大值 Um＝311 V，且为正弦交流电，有效
高中物理人教版选修3-2 第五章 5.1交变电流 上课课件
无论哪种发电机，转动的部分叫转子， 不动的部分叫定子。
课堂小结
（1）交变电流：大小和方向都随时间作周 期性变化的电流。
（2）矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场 的轴匀速转动
（3）线圈平面每经过中性面一次，感应电 流的方向就改变一次；线圈转动一周，感应电 流的方向改变两次。
乙
丙
丁
戊
(甲)
没有边切割磁感应线
中性面：线圈平面与磁感线垂直的位置叫做 中性面。
B⊥S， Φ最大， E=0 , I=0
a（b）、d（c）
(乙)
边垂直切割磁感线
B∥S，φ=0，E最大，I最大 感应电流方向b到a
又见中性面
(丙)
B⊥S， Φ最大， E=0 , I=0
丁
B∥S，φ=0，E最大，I最大， 感应电流方向a到b
教学目标
（1）知识与技能
掌握交变电流的产生即变化规律。 会用公式和图像表示交变电流。 掌握正弦交变电流的变化图像．
（2）过程与方法
通过实验了解交流发电机的构造，掌握正弦 交变电流的产生原理． 通过体验培养学生观察实验能力和思维能力。
（3）情感态度与价值观
通过学习体验探究现象与生活中物理知 识的乐趣。
3.交变电流的 变化规律
以线圈经过中性面开始计时，在时刻 t 线圈中的感应电动势（ab和cd边切割磁感 线）
e NBSsint
令 Em NBS
则有 e Em sint
e 为电动势在时刻t的瞬时值 Em为电动势的最大值（峰值）
（1）电动势按正弦规律变化 e Em sin t
成立条件：转轴垂直匀强磁场，经中性面时 开始计时．
高二物理人教版选修3-2课件：第五章 交变电流
Im 解析： 电流表显示的是交变电流的有效值，即 I＝ ＝ 2 2π 10A， 选项 A 正确； 从图象可知周期 T＝ 2× 10 s， 则 ω＝ ＝ T
3．平均值 E ΔΦ 平均值需用 E ＝ n 和 I ＝ 进行计算，求一段时间内通 Δt R 过导体横截面的电荷量时要用平均值， q＝ I t。 4．有效值 Im 正弦式交流电的有效值 I＝ ，其他交变电流的有效值根 2 据有效值的定义计算，求电功、电功率，确定保险丝的熔断电 流，要用到有效值；没有特殊说明时，交流电的电流、电压、 电动势指有效值，交流电表的测量值是有效值，交流用电设备 上所标的额定电压、额定电流是有效值。
入 出
规律方法
• 一、交流电瞬时值、最大值、有效值、平均 值的计算和应用 • 1．瞬时值 • 它反映的是不同时刻交流电的大小和方向， 瞬时值是时间的函数，正弦交流电瞬时值表 达式为：e＝Emsinωt，i＝Imsinωt，应当注意 此式表示从中性面开始计时。 • 2．最大值 • 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴旋转所 产生的交变电流的电动势，其最大值Em＝ nBSω，在考虑电容器的耐压值时，应根据
• 3．任意时刻交变电流的瞬时值
• 图象上每个“点”表示某一时刻交变电流的
瞬时值。
• 4．交流电图象问题的分析方法
• (1)分析要点：一看、二变、三判。
• 一看：看“轴”、看“线”、看“斜率”、
看“截距”、看“面积”、看“拐点”，并 理解其物理意义。 • 二变：掌握“图与图”、“图与式”和“图
(山东烟台市 2014～ 2015 学年高二下学期期中 ) 图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极 N、S 间的磁场可视 为水平方向的匀强磁场， 为交流电流表。线圈绕垂直于磁场 方向的水平轴 OO′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始 计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示，以下判 断正确的是 导学号 12220302 ( )
人教版高中物理选修3-2 第五章《交变电流》精品课件(共37张PPT)
二、教学建议
全章概述
•本章特点： 是电磁感应知识的具体应用，是恒定电流内容扩展。 •教学建议： 重视实验——猜想假设讨论 学以致用——务求真正理解
二、教学建议
一.交变电流的产生及其变化规律 区分直流电与交变电流
i 5 t -5 a 应注重对概念的准确理解： 直流电：方向不随时间变化的电流。上图b为直流电。 b i 5
2 m 2
任意时刻，两者的总功率恒定 经过一个周期
1 2 Q总 Pt T= I m RT 2
Q总 I 2 R T
Im 2I
i I m sin t
二、教学建议
T
t
二、教学建议
二.描述交变电流的物理量 正弦交流电最大值与有效值关系推导
方法2：等效法
P1 I R sin t
2 m 2
任意时刻，两电流的总功率
i1 I m sin t
i 2 I m cos t 2 2 P2 I m R co s t
微格教学
2 2 m
Pt I R (sin t cos t ) I R
e NBS sin t
二、教学建议
一.交变电流的产生及其变化规律
理解e-t 图与-t图之间的关系
二、教学建议
一.交变电流的产生及其变化规律
匀强磁场 交变电流的产生 两匀一垂直 本质：通过线圈的磁通量发生变化 右侧两图，矩形线 圈abcd在匀强磁场 中匀速转动，在线 圈中都会产生感应 电流吗? 匀速转动 绕垂直于磁场的轴
其原理基于摩擦生电和静电感应现象，不仅能够驱动微纳电子器件工作，还 可以给便携式电子设备和家用电器供电，收集电磁感应发电机不容易获取的机械 能，比如海浪能、机械振动等，将有可能成为与电磁感应发电机同等重要的发电 技术。
人教版高二物理选修3-2第五章 5.1交变电流2(11张PPT)
线圈处于中性面位置
D．则在100 π s内交变电流的方向改变100次
2.(单选）有一个小型发电机，机内的100匝面积为1 m2的矩形线 圈在匀强磁场中，以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定 轴转动，穿过每匝线圈的磁通量Ф随时间的变化规律如图所
D 示，由此可知发电机电动势瞬时值表达式是( )
A．e＝220sin 100πt (V) B．e＝220cos 100πt (V)
3T/4
π
3π/2
T
t
2π ωt
e
Em
0
t
-Em
i
Im
0
t
-Im
例1 、（多选）某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转
轴匀速转动，产生交变电流的图象如图所示，由图中
信息可以判断(
)
BC
A．在t1和t3时刻线圈处于中性面位置
B．在t1和t3时刻穿过线圈的磁通量为零
C．从t1～t5时刻线圈转过的角度为2π
C．e＝314sin 100πt (V) D．e＝314cos 100πt (V)
3.
(1)该线圈产生的交变电流的电动势和电流的峰值分别为多少？ (2)线圈从图示位置转过60°时，感应电动势的瞬时值是多大？此时
磁通量变化率为多大？转过60°过程中通过线圈某一截面的电荷 量为多少？ (3)写出感应电动势随时间变化的瞬时值表达式。(从与图示位置垂 直开始计时)
(1)6.28 V 6.28 A (2)5.44 V 0.544wb/s 0.1C (3)e＝6.28cos 10πt(V)。
瞬 e=Emsinωt
Em=NBSω
最
时 i=Imsinωt
Im=Em/R
大
值 u=Umsinωt
人教版高中物理选修3-2课件第5章-2
周期和频率
1.基本知识 (1)周期 交变电流完成 一次周期性变化 所需的时间，用 T 表示， 单位是 秒 ． (2)频率 交变电流在 1 s 内完成周期性变化的次数，用 f 表示，单 位是 赫兹 ，符号 Hz .
1 1 (3)二者关系：T＝ f 或 f＝ . T
2．思考判断 (1)打点计时器所接交流电频率 f＝ 50 Hz 时， 打点周期为 T＝ 0.02 s． (√ ) (2)交变电流的方向每个周期改变一次．(× ) (3)我国电网中交流电的频率是 100 Hz.(× )
(2)有效值 ①定义：使交变电流和恒定电流通过 大小相同 的电阻， 如果在交流的一个周期内，产生的 热量 相等，那么这个恒定 电流的电流、电压，叫做这个交流的有效值． —交流用电设备上所标的 额定电压 和 额定电流 ②应用— —交流电压表测量的数值 —无特别说明时提到的交变电流的数值 (3)关系：对于正弦交变电流，有效值 I、U 与峰值 Im、 Im Um 之间的关系： I＝ ， U＝ Um . 2 2
3．几种常见交变电流有效值的计算
电流名称 正弦式交 变电流 正弦半波 电流 正弦单向 脉动电流
电流图线
有效值 Im I＝ 2 Im I＝ 2 I＝ Im 2
2．思考判断 (1) 某段时间内的交流电平均值等于这段时间始末时刻 瞬时值的算术平均值． (× ) (2)我国民用交变电流， 照明电压为 220 V 和动力电压 380 V 都是指有效值． (√ ) (3)交变电流的有效值即为一个周期内的平均值．(×)
3．探究交流 计算有效值时应注意哪些问题？
【提示】
●教学地位 本节知识在高考中很少被单独命题， 但它是物理的最基本 知识，是以后学习的基础，学习本节知识时，要重视对基本 概念的理解及应用.
2017-2018学年同步备课套餐之物理人教版选修3-2讲义：第5章交变电流2
2描绘交变电流的物理量[学习目标 ] 1.掌握交变电流的周期、频次、线圈转动角速度三者之间的关系.2.能理解电流的有效值是与热效应相关的量，而均匀值不是简单意义的均匀.3.掌握交变电流有效值与峰值的关系，会进行有效值的计算．一、周期和频次[导学研究 ]如图1所示，交变电流达成一次周期性变化需要多长时间？在 1 s 内达成多少次周期性变化？图 1答案达成一次周期性变化需要0.02 s；在 1 s 内达成 50 次周期性变化．[知识梳理 ] 周期、频次及它们之间的关系：(1)周期 (T)：交变电流达成一次周期性变化所需的时间．(2)频次 (f)：交变电流在 1 s 内达成周期性变化的次数．1或 f 1(3)T＝＝ .f T[即学即用 ] 我国电网中沟通电的频次为50 Hz ，则我国供给市电的发电机转子的转速为________r/min.答案 3 000二、峰值和有效值[导学研究 ] 某沟通电压的刹时价表达式u＝ 6 2sin ( 100 πt) V ，把标有“ 6 V 2 W ”的小灯泡接在此电源上会不会被烧坏？把标有 6 V 的电容器接在此电源上会不会被击穿？答案小灯泡不会被烧坏，沟通电压的刹时价表达式u＝ 6 2sin ( 100πt) V 中 6 2 V 是最大值，其有效值为 6 V，而标有“ 6 V 2 W”的小灯泡中的 6 V 是有效值．电容器会被击穿．[知识梳理 ]交变电流的峰值和有效值：(1)峰值：①交变电流的电压、电流能达到的最大数值叫峰值，若沟通电接入纯电阻电路中，电流及外电阻两头的电压的最大值分别为I m＝E m R＋ r， U m＝I m R.②使用交变电流的用电器，其最大耐压值应大于其使用的沟通电压的最大值．(2)有效值：确立交变电流有效值的依照是电流的热效应．让沟通与恒定电流经过大小同样的电阻，假如在沟通的一个周期内它们产生的热量同样，则此恒定电流值叫做沟通电的有效值．(3)在正弦式交变电流中，最大值与有效值之间的关系为：E＝E m＝0.707E m， U ＝U m＝ 0.707U m，I ＝I m＝ 0.707I m.2 2 2[即学即用 ] 判断以下说法的正误．(1)正弦式交变电流的正负两部分是对称的，所以有效值为零．()(2)交变电流的有效值就是一个周期内的均匀值．()(3)一个正弦式交变电流的峰值同周期频次同样是不变的，但有效值是随时间不断变化的．()(4)沟通电路中，电压表、电流表的丈量值都是有效值．()答案(1) ×(2)×(3)×(4) √一、周期和频次的理解交变电流的周期和频次跟发电机转子的角速度ω或转速 n 相关．ω(n) 越大，周期越短，频次2π越高，其关系为T＝ω，ω＝ 2πf＝ 2πn.例 1 (多项选择 )矩形金属线圈共 10 圈中产生的沟通电动势 e 随时间匝，绕垂直于磁场方向的转动轴在匀强磁场中匀速转动，t 变化的状况如图 2 所示．以下说法中正确的选项是( )线图 2A ．此交变电流的频次为0.2 HzB ．1 s 内电流方向变化10 次C ．t ＝0.1 s 时，线圈平面与磁场方向平行D ． 1 s 内线圈转 5 圈答案 BD分析 由图象知 T ＝ 0.2 s ，故 f ＝ 11T ＝0.2 Hz ＝ 5 Hz ，即 1 s 内达成 5 个周期，线圈转 5 圈，每转 1 圈电流方向改变 2 次，故 A 错， B 、D 对；在 t ＝ 0.1 s 时， e ＝0，所以线圈平面与磁场方 向垂直，故 C 错．二、非正弦式交变电流有效值的计算利用有效值的定义，依据电流的热效应计算，计算时注意取一个完好周期的时间，而不是简单地对电压求均匀值．例 2如图 3 所示的交变电流由正弦式交变电流的一半和反向脉冲电流组合而成，则这类交变电流的有效值为 ()图 312 3A.2I 0B.2I 0C. 2 I 0 D ．I 0答案 C分析 由 i － t 图象知交变电流的周期T ＝2 s ．一个周期内： 前半个周期电流的有效值： I 1＝ I 0，2 后半个周期电流的有效值： I 2＝ I 0I ，依据交变电流有效值的定义有 2RT.设交变电流的有效值为 I 2 T 2 TI 0 2 T 2 T ，解得 I ＝ 3＝ I 1 R ＋I 2 R ＝ R ＋I 0 R 2 I 0.应选项 C 正确．2 2 2 2 2计算时要注意三个同样： “ 同样电阻 ” 上 “同样时间 ” 内产生 “同样热量 ”．“ 同样时间 ”一般取一个周期，半周期对称的可取半个周期．三、正弦式沟通电有效值、最大值、均匀值的对照例 3如图 4 所示，矩形线圈面积为S ，匝数为 n ，线圈电阻为 r ，在磁感觉强度为磁场中绕 OO ′轴以角速度 ω 匀速转动，外电路电阻为R.当线圈由图示地点转过B 的匀强90°的过程中，求：图 4(1)经过电阻 R 的电荷量 q ； (2)电阻 R 上所产生的热量 Q.nBS2 2 2答案 (1)πn B S ωRR ＋r(2)4 R ＋ r 2分析 (1) 依题意磁通量的变化量ΔΦ＝BS ，线圈转过 90°的时间为 t ＝ T 2π π4 ＝ ＝ ，均匀感4ω 2ω 应电动势为 E ＝ n ΔΦ 2nBS ω I ＝ E 2nBS ω，经过电阻 R 的电荷量为t ＝π ，均匀感觉电流为 R ＋r ＝ πR ＋ rnBSq ＝ I ·Δt ＝.(2)线圈中感觉电动势的有效值E 和最大值 E m 的关系是 E ＝E m＝nBS ω，电路中电流的有效值22为 I ＝ E ＝ nBS ω .R ＋ r 2 R ＋ r电阻 R 上产生的焦耳热为Q ＝ I 2 R ·Δt ＝ πn 2 2 2ωRB S 2 .4 R ＋ r1． 有效值(1)只有正 (或余 )弦式沟通电的有效值依据 E ＝E m计算．2(2)计算与电流热效应相关的量 (如电功、电功率、热量 )要用有效值．(3)沟通电表的丈量值，电气设施标明的额定电压、额定电流，往常提到的沟通电的数值都是 指有效值． 2．均匀值ΔΦ(1)求某一过程中的电动势是均匀值， E ＝ nt .(2)计算经过线圈横截面的电荷量时用电动势的均匀值，即E ΔΦq＝ I ·Δt＝t＝ n .R总R总1．小型手摇发电机线圈共N 匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO′，线圈绕OO ′匀速转动，如图 5 所示．矩形线圈产生的感觉电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压( )ab 边和cd 边图5A ．峰值是e0 B．峰值是2e0C．有效值是22 Ne0 D．有效值是2Ne0答案 D分析由题意可知，线圈ab 边和cd 边产生的感觉电动势的最大值都为e0，所以对单匝矩形线圈总电动势最大值为2e0，又由于发电机线圈共N 匝，所以发电机线圈中总电动势最大值为 2Ne0，依据闭合电路欧姆定律可知，在不计线圈内阻时，输出电压等于感觉电动势的大小，即其峰值为2Ne0，故 A 、B 错误；又由题意可知，若从图示地点开始计时，发电机线圈中产生的感觉电流为正弦式交变电流，由其有效值与峰值的关系可知，U ＝ U m，即2U＝2Ne0，故C错误，D 正确．2．一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图 6 甲所示．已知发电机线圈内阻为 5 Ω，外接一只电阻为95 Ω的灯泡，如图乙所示，则( )图6A ．电压表的示数为220 VB ．电路中的电流方向每秒钟改变50 次C．灯泡实质耗费的功率为484 WD．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J答案 D分析电压表示数为灯泡两头电压的有效值，由题图知电动势的最大值E m＝ 220 2 V ，有效值 E＝ 220 V ，灯泡两头电压U＝RE＝209 V，A 错；R＋ r由题图甲知T＝0.02 s，一个周期内电流方向改变两次，可知 1 s 内电流方向变化100 次，B 错；灯泡的实质功率U 22092P＝＝R95W＝ 459.8 W ， C 错；电流的有效值I ＝E＝2.2 A ，发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q r＝I 2rt ＝ 2.22× 5× 1 J R＋ r＝24.2 J， D 对．3．经过一阻值R＝ 100 Ω的电阻的交变电流如图7 所示，其周期为 1 s．该电阻两头电压的有效值为()图 7A．12 V B． 4 10 VC．15 V D． 8 5 V答案 B分析依据电流的热效应计算电流的有效值，由2 2R× 0.1 s× 2＝(0.1 A) R×0.4 s× 2＋ (0.2 A)2 10I R× 1 s 可得，流过电阻的电流的有效值I＝25 A ，该电阻两头电压的有效值为U＝IR＝4 10 V，B 正确．4. 如图 8 所示，单匝矩形闭合导线框abcd 所有处于磁感觉强度为 B 的水平匀强磁场中，线框面积为 S，电阻为 R.线框绕与 cd 边重合的竖直固定转轴以角速度ω 匀速转动，线框中感应电流的有效值 I ＝ ________.线框从中性面开始转过π的过程中，经过导线横截面的电荷量q 2＝ ________.图 8答案2BSω BS 2R R分析感觉电动势的最大值E m＝ BSω，有效值 E＝E m，感觉电流的有效值I＝E＝2BSω，2 R 2R电荷量 q＝ I ·Δt＝E·Δt＝ΔΦΔΦBS R·Δt＝R＝R.R·Δt一、选择题 (1～ 7 题为单项选择题，8～ 10 题为多项选择题 )1．以下选项中提到的沟通电，不是指有效值的是()A．沟通电压表的读数B．保险丝熔断电流C．电容器击穿电压D． 220 V 沟通电压答案 C分析电容器击穿电压指电容器两头同意加的电压的最大值．2．一正弦沟通电的电压随时间变化的规律如图 1 所示，由图可知()图 1A ．该沟通电的电压的有效值为100 VB ．该沟通电的频次为 25 HzC ．该沟通电压刹时价的表达式为u ＝ 100sin (25 t) VD ．并联在该电压两头的电压表指针不断摇动答案B分析依据题图可知该交变电流电压的最大值为100 V ，周期为 4× 10－2 s ，所以频次为25 Hz ，A 错，B 对；而 ω＝2πf ＝50πrad/s ，所以 u ＝ 100sin (50πt) V ，C 错；沟通电压表的示数为交 流电的有效值而不是刹时价，不随时间变化，D 错．3．一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，周期为T.从中性面开始计时，当 t ＝ 112T 时，线圈中感觉电动势的刹时价为 2 V ，则此交变电压的有效值为 ()A ． 2 2 VB ．2V2C. 2VD. 2V答案 A分析 先用代入法求出感觉电动势的最大值，由e ＝ E m sin ωt，得 2 V ＝ E m sin ( 2π)，由此T × T12得 E m ＝ 4 V ，所以此交变电压的有效值为 2 2 V ，选项 A 正确．4．一个小型电热器若接在输出电压为 10 V 的直流电源上，耗费电功率为 P ；若把它接在某P个正弦沟通电源上，其耗费的电功率为2.假如电热器电阻不变，则此沟通电源输出电压的最大值为()A ．5 VB ． 5 2 VC ．10 VD ． 10 2 V答案 CU 2分析 设电热器电阻为 R ，正弦沟通电源的电压有效值为 U 有效 ，接 10 V 直流电源时， P ＝ R102P2U 有效＝ R ；接沟通电源时 2＝R ，联立得 U 有效 ＝ 5 2 V ，故电压的最大值U m ＝ 2U 有效 ＝10 V ，选项 C 正确．5．阻值为 1 Ω的电阻上通一交变电流，其i－ t 关系图象如图 2 所示，则在0～ 1 s 内电阻上产生的热量为()图 2A．1 J B． 1.5 JC．2 J D． 2.8 J答案 D分析由于所加的电流为交变电流，大小在变化，所以只好分时间段来求热量．在0～ 1 s 内电流的刹时价大小为 1 A 和 2 A 的时间段分别为t 1＝ 0.4 s， t2＝ 0.6 s，所以 Q＝ I 1 2 Rt1＋ I 2 2Rt2 ＝ 2.8 J.6. 在图 3 所示电路中， A 是熔断电流为 I0＝ 2 A 的保险丝，电阻可不计， R 是可变电阻，是沟通电源．沟通电源的内电阻不计，其电动势随时间变化的规律是e＝ 220 2sin (314t) V ．为了不使保险丝熔断，可变电阻的阻值应当大于( )图 3A．110 2 ΩB． 110 ΩC．220 ΩD．220 2 Ω答案 B分析电源电动势的有效值为U＝ 220 V ，R min＝U＝220Ω＝ 110 Ω，故 B 项正确．I 0 27．电阻 R1、R2与沟通电源依照如图 4 甲所示方式连结， R1＝ 10 Ω、R2＝ 20 Ω.合上开关 S 后，经过电阻 R2的正弦式交变电流i 随时间 t 变化的状况如图乙所示．则 ()图 46A ．经过 R1的电流的有效值是 5 AB ．R1两头的电压有效值是 6 VC．经过 R2的电流的最大值是 6 2 A5D． R2两头的电压最大值是 6 2 V答案 B分析由题图乙可得，正弦式交变电流的最大值I m＝3 2A ，所以电流的有效值I ＝I m＝ 3 A，5 2 5R1、 R2串连，所以电流的最大值均为3 2 3电阻 5 A ，有效值均为5 A，故 A 、 C 项错误．由欧姆定律 U ＝IR 得，U1＝IR 1＝ 6 V ，故 B 项正确． U 2＝ IR2＝ 12 V ，所以 U2m＝ 2 U2＝ 12 2 V，故 D 项错误．8．如图 5 甲是小型沟通发电机的表示图，两磁极 N 、S 间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为沟通电流表．线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示，以下判断正确的选项是( )图 5A ．电流表的示数为10 AB ．线圈转动的角速度为50πrad/sC．t＝0.01 s 时线圈平面与磁场方向平行D． t＝0.02 s 时电阻 R 中电流的方向自右向左答案AC9．图 6 甲、乙分别表示两种电压的波形，此中图甲所示电压按正弦规律变化，以下说法正确的是()图 6A．图甲表示沟通电，图乙表示直流电B．两种电压的有效值相等C．图甲所示电压的刹时价表达式为u＝311sin (100 πt) V D．两种电压的周期同样答案CD分析图甲、乙都表示沟通电，图甲中有效值U＝311V ≈ 220 V ，而图乙中的有效值不存在2－22π这一关系，所以它们的有效值不同样．由图甲看出T＝ 2× 10s，ω＝T＝100πrad/s，所以u＝ 311sin (100 πt) V ．由图象可知两种电压的周期都是2×10－2 s.10．如图 7 甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不一样的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图乙中曲线a、 b 所示，则 ()图 7A ．两次 t＝ 0 时辰线圈平面均与中性面重合B ．曲线 a、b 对应的线圈转速之比为2∶ 3C．曲线 a 表示的交变电动势频次为25 HzD．曲线 b 表示的交变电动势有效值为10 V答案AC分析线圈位于中性面时，磁通量最大，电动势为零， A 正确；转速之比等于周期的反比，故该比值为3∶2， B 错误；频次为周期的倒数，a 的周期为0.04 s，频次为25 Hz， C 正确；正弦式交变电流的电动势的有效值为E＝E m＝NBSω，已知 E a＝15V ，且ωb＝2ωa，故可知2 2 2 3E b＝2× 15 V ＝ 5 2 V，D 错误．3 2二、非选择题11.如图 8 所示，线圈 abcd 的面积是 0.05 m2，共 100 匝，线圈电阻为 1 Ω，外接电阻 R＝ 9 Ω，匀强磁场的磁感觉强度为 B＝1π T ，当线圈以 300 r/min 的转速匀速转动时，求：图 8(1)电路中沟通电压表和沟通电流表的示数；(2)线圈从图示地点转过90°的过程中经过电阻R 的电荷量．答案(1)31.86 V 3.54 A (2)0.16 C分析(1) E m＝ nBSω＝100×1× 0.05× 2π×300V π60＝50 VE mE＝＝25 2 V ≈ 35.4 V.电流表的示数I＝E＝3.54 A，R＋ r电压表的示数U ＝ IR＝3.54× 9 V＝ 31.86 V.(2)从图示地点转过90°的过程中，ΔΦE ＝n t ，E又由于I ＝，q＝I t，R＋ rnΔΦnBS联立得 q＝＝≈0.16 C.12. 如图 9 所示，在匀强磁场中有一个内阻r＝3 Ω、面积 S＝ 0.02 m2的半圆形导线框可绕 OO′轴旋转．已知匀强磁场的磁感觉强度B＝5 2π T．若线框以ω＝ 100 πrad/s 的角速度匀速转动，且经过电刷给“ 6 V,12 W”的小灯泡供电，则：图 9(1)若从图示地点开始计时，求线框中感觉电动势的刹时价表达式；(2)由题中所给已知条件，外电路所接小灯泡可否正常发光？如不可以，则小灯泡实质功率为多大？答案(1) e＝10 2cos (100πt) V (2) 不可以25W3分析(1) 线框转动时产生感觉电动势的最大值5 2E m＝BSω＝π× 0.02× 100πV ＝ 10 2 V因线框转动从平行于磁感线地点开始计时，则感觉电动势的刹时价表达式e＝ E m cos ωt＝ 102cos (100 πt)V.(2)由题意知灯泡的电阻R＝3 Ω线框产生的电动势的有效值E＝E m＝10 V ，灯泡两头电压U＝E R＝ 5 V<6 V ，故灯泡不可以2 R＋ rU2 52 25 正常发光，其实质功率P＝R＝ 3 W＝3 W.。
2017-2018学年高中物理 第五章 交变电流专题整合深化提升 新人教版选修3-2
第五章交变电流专题整合·深化提升考点一交变电流“四值”的应用的恒定电流的值一般是有效值I=适用于正(余交变电流=Bl=n【对点训练】1.(多选)(2017·宁波高二检测)一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,产生的交变电动势e=220sin100πtV,那么( )A.该交变电流的频率是50HzB.当t=0时,线圈平面恰好位于中性面C.当t=s时,e有最大值D.该交变电流电动势的有效值为220V【解析】选A、B。
由瞬时值表达式知f=50Hz,A正确;当t=0时,e=0,故线圈恰好位于中性面,B正确;当t=s时,e=0,C错误;该交变电流电动势有效值为220V,D错误。
2. (多选)(2017·温州高二检测)如图所示,单匝矩形线圈放置在磁感应强度为B的匀强磁场中,以恒定的角速度ω绕ab边转动,磁场方向垂直于纸面向里,线圈所围面积为S,线圈导线的总电阻为R。
t=0时刻线圈平面与纸面重合。
则( )A.线圈中电流t时刻瞬时值表达式为i=cosωtB.线圈中电流的有效值为I=C.线圈中电流的有效值为I=D.线圈消耗的电功率为P=【解析】选C、D。
回路中感应电动势最大值E m=BSω,电流最大值I m==,t=0时线圈位于中性面,故电流瞬时值表达式i=sinωt。
线圈中电流的有效值I==,P=I2R=,故A、B错误,C、D正确。
【补偿训练】1.如图所示,一小型发电机内有n=100匝的矩形线圈,线圈面积S=0.10m2,线圈电阻可忽略不计。
在外力作用下矩形线圈在B=0.10T的匀强磁场中,以恒定的角速度ω=100πrad/s绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动,发电机线圈两端与R=100Ω的电阻构成闭合回路。
求:(1)线圈转动时产生感应电动势的最大值。
(2)从线圈平面通过中性面时开始,线圈转过90°角的过程中,通过电阻R横截面的电荷量。
(3)线圈匀速转动10s,电流通过电阻R产生的焦耳热。
高中物理人教版选修3-2(课件)第五章 交变电流 2
【解析】 把已知表达式e＝10 2sin 4πt V与e＝NBSωsin ωt V对照，可得ω＝ 4π，周期T＝2π/ω＝0.5 s，B正确；频率f＝1/T＝2 Hz，A错误；将t＝0.5 s代入表 达式可得电动势e＝0，C错误；将t＝0代入可得e＝0，说明是中性面位置，D正 确．
【答案】 BD
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[后思考] 1．所有交变电流的峰值和有效值之间都满足 2倍的关系吗？ 【提示】 不是．只有正弦式交变电流的峰值和有效值之间有 2倍的关系．
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2．如图5-2-2所画两个交流电，其中i1比i2超前还是滞后？它们相位差是多 少？
图5-2-2 【提示】 i1比i2超前Δφ＝φ1－φ2，或者i2比i1滞后Δφ.
E＝Em2
U＝U2m
I＝
Im 2
E ＝nΔΔΦt
I ＝R＋E r
(1)计算与电流热效应相关的 量(如功率、热量) (2)交流电表的测量值 (3)电气设备标注的额定电压、 额定电流 (4)保险丝的熔断电流
计算通过电路截面的电荷量
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3．电阻R1、R2与交流电源按照图5-2-3甲方式连接，R1＝10 Ω， R2＝20 Ω.合 上开关S后，通过电阻R2的正弦式交变电流i随时间t变化的情况如图5-2-3乙所 示．则( )
【答案】 C
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2．(多选)由交流电动势瞬时值表达式e＝10 2sin 4πt V，可知( ) A．此交变电流的频率是4π Hz B．此交变电流的周期是0.5 s C．当t＝0.5 s时，此交流电动势有最大值 D．当t＝0时，产生此交变电流的线圈平面与中性面重合
(人教版)高中物理选修3-2课件：第5章 交变电流2
第五章 交变电流
学 基础导学
讲 要点例析
练 随堂演练
智能综合训练
6．几种常见交变电流的有效值
交变电流名称
交变电流图象 有效值
正弦式交变电流
U＝
1 2Um
正弦半波交变电流
U＝12Um
物理 选修3-2
第五章 交变电流
交变电流名称
学 基础导学
讲 要点例析
() BL2ω
A. 2R 2BL2ω
C. 4R
2BL2ω B. 2R
BL2ω D. 4R
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第五章 交变电流
学 基础导学
讲 要点例析
练 随堂演练
智能综合训练
解析： 导线框进出磁场时产生感应电动势，根据法拉第 电磁感应定律知，E＝BL v ＝12BL2ω，导线框转动一周的过程 只有 0～T8和T2～58T 时间内有感应电流，设线框内产生的感应电 流的有效值为 I，则 I2RT＝12BRL2ω2·RT8＋T8，解得 I＝B4LR2ω.
物理 选修3-2
第五章 交变电流
学 基础导学
讲 要点例析
练 随堂演练
智能综合训练
(2)设某一直流电流 I 在 1 s 时间内通过该电阻 R 产生的热 量 Q 直＝I2RT，因为 Q 直＝Q 交，即 I2RT＝Q 交，所以 I2×1 Ω×1 s＝2.8 J，解得 I＝ 2.8 A≈1.67 A.
物理 选修3-2
物理 选修3-2
第五章 交变电流
学 基础导学
讲 要点例析
练 随堂演练
智能综合训练
2．有效值的计算 (1)对于正弦式交变电流，可先根据 Em＝NBSω 求出最大 值，然后根据 E＝Em2求出其有效值． (2)当电流是非正弦式交变电流时，必须根据有效值的定义 求解．求解步骤如下：
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C. 灯泡实际消耗的功率为 484 W
D. 发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为 24.2 J √
图6
1
2
3
4
3.通过一阻值R＝100 Ω的电阻的交变电流如
即学即用 我国电网中交流电的频率为 50 Hz，则我国提供市电的发电机转子的 转速为________r/min. 3 000
二、峰值和有效值 导学探究 某交流电压的瞬时值表达式u＝6 2 sin (100πt) V，把标有“6 V 上会不会被击穿？ 答案 小灯泡不会被烧坏，交流电压的瞬时值表达式u＝6 2 sin (100πt) V中 6 2 V是最大值，其有效值为6 V，而标有“6 V 6 V是有效值.电容器会被击穿. 2 W”的小灯泡中的 2 W”
总结提升 1.有效值
Em (1)只有正(或余)弦式交流电的有效值根据E＝ 计算. 2 (2)计算与电流热效应有关的量(如电功、电功率、热量)要用有效值.
(3)交流电表的测量值，电气设备标注的额定电压、额定电流，通常提到的
交流电的数值都是指有效值. 2.平均值
ΔΦ (1)求某一过程中的电动势是平均值，E ＝n . Δt E ΔΦ (2)计算通过线圈横截面的电荷量时用电动势的平均值，即q＝ I ·Δt＝ Δt＝n . R总 R总
2
题型探究
一、周期和频率的理解
交变电流的周期和频率跟发电机转子的角速度 ω 或转速 n 有关 .ω(n) 越大， 2π 周期越短，频率越高，其关系为T＝ ω ，ω＝2πf＝2πn.
例1
(多选)矩形金属线圈共10匝，绕垂直于磁场方向的转动轴在匀强磁
答案 解析
场中匀速转动，线圈中产生的交流电动势e随时间t变化的情况如图2所示. 下列说法中正确的是 A.此交变电流的频率为0.2 Hz B.1 s内电流方向变化10次 √ D.1 s内线圈转5圈 √ C.t＝0.1 s时，线圈平面与磁场方向平行 图2
的 最大值 .
(2)有效值：确定交变电流有效值的依据是 电流的热效应 .
让交流与恒定电流通过大小 相同 的电阻，如果在交流的一个周期内它们
产生的 热量 相同，则此恒定电流值叫做交流电的有效值.
(3)在正弦式交变电流中，最大值与有效值之间的关系为：
Em Um Im E＝ 2 ＝ 0.707Em ，U＝ 2 ＝ 0.707Um ，I＝ 2 ＝ 0.707Im .
3
达标检测
1.小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩
形线圈 abcd ，磁极间的磁场视为匀强磁场，方
向垂直于线圈中心轴 OO′ ，线圈绕 OO′ 匀速
转动，如图 5 所示 . 矩形线圈 ab 边和 cd 边产生的
感应电动势的最大值都为 e0 ，不计线圈电阻，
则发电机输出电压 答案
A.峰值是 e0 2 C.有效值是 2 Ne0
二、非正弦式交变电流有效值的计算
利用有效值的定义，根据电流的热效应计算，计算时注意取一个完整周
期的时间，而不是简单地对电压求平均值.
例2
如图3所示的交变电流由正弦式交变电流的一半和反向脉冲电流组
解析
合而成，则这种交变电流的有效值为 答案
图3
1
D.I0
答案
nBS R＋r
解析
图4
(2)电阻R上所产生的热量Q.
答案 解析
πn2B2S2ωR 2 . 4R＋r
Em nBSω 线圈中感应电动势的有效值 E 和最大值 Em 的关系是 E＝ ＝ ， 2 2 E nBSω 电路中电流的有效值为 I＝ ＝ . R＋r 2R＋r
2 2 2 π n B S ωR 2 电阻 R 上产生的焦耳热为 Q＝I R·Δt＝ 2 . 4R＋r
第五章 交变电流
2 描述交变电流的物理量
学习目标 1.掌握交变电流的周期、频率、线圈转动角速度三者之间的关系. 2.能理解电流的有效值是与热效应有关的量，而平均值不是简单意义 的平均. 3.掌握交变电流有效值与峰值的关系，会进行有效值的计算.
内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
1
知识探究
一、周期和频率 导学探究
即学即用 判断下列说法的正误. (1)正弦式交变电流的正负两部分是对称的，所以有效值为零.( × ) (2)交变电流的有效值就是一个周期内的平均值.( × ) (3)一个正弦式交变电流的峰值同周期频率一样是不变的，但有效值是随 时间不断变化的.( × )
(4)交流电路中，电压表、电流表的测量值都是有效值.( √ )
如图1所示，交变电流完成一次周期性变化需要多长时间？在1 s内完成
多少次周期性变化？ 答案
图1
完成一次周期性变化需要0.02 s；在1 s内完成50次周期性变化.
知识梳理
周期、频率及它们之间的关系：
(1)周期(T)：交变电流完成一次 周期性 变化所需的时间.
(2)频率(f)：交变电流在1 s内完成 周期性 变化的次数. 1 1 (3)T＝ f 或f＝ T .
解析
B.峰值是 2e0 D.有效值是 √ 2Ne0
图5
1
2
3
4
2. 一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图 6 甲 所示 . 已知发电机线圈内阻为 5 Ω ，外接一只电阻为 95 Ω 的灯泡，如图 乙所示，则 答案
解析
A. 电压表
的示数为 220 V
B. 电路中的电流方向每秒钟改变 50 次
技巧点拨 计算时要注意三个相同：“相同电阻”上“相同时间”内产生“相同热
量”.“相同时间”一般取一个周期，半周期对称的可取半个周期.
三、正弦式交流电有效值、最大值、平均值的对比
例3 如图4所示，矩形线圈面积为S，匝数为n，线圈电 阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速 度ω匀速转动，外电路电阻为R.当线圈由图示位置转过 90°的过程中，求： (1)通过电阻R的电荷量q；
的小灯泡接在此电源上会不会被烧坏？把标有6 V的电容器接在此电源
知识梳理
交变电流的峰值和有效值：
(1) 峰值：①交变电流的电压、电流能达到的 最大数值 叫峰值，若交
流电接入纯电阻电路中，电流及外电阻两端的电压的最大值分别为 I m Em ＝ R＋r ， U m＝ I mR . ② 使 用 交 变 电 流 的 用 电 器 ， 其 最 大 耐 压 值 应 大 于 其 使 用 的 交 流 电压