河南省项城二高高二物理人教版选修3-2导学案设计：5.2描述交变电流的物理量(无答案)

5-2 描述交变电流的物理量导学案
编写：凡连锋审核：彭志俊
学习目标
1、理解交变电流的周期、频率及它们之间的关系，知道我国生产和生活用电的周期（频率）。

2、知道交变电流和电压的峰值、瞬时值、理解交变电流的有效值，知道正弦交变电流的有效值与峰值的关系。

3、知道有效值是根据电流的热效应规定的，会求有关交变电流的有效值。

知道交流电器设备所标值、交流电表的所测值均为有效值。

学习重点
1、描述交变电流的几个物理量。

2、瞬时值、最大值、有效值和平均值的应用。

学习难点有效值的计算及应用
知识回顾
一、正弦交变电流的产生
1、闭合线圈在（匀强磁场、非匀强磁场）中绕转动轴匀角速度转动
2、转动轴的特点：转动轴的方向与磁场方向间的关系
3、中性面指的是
特点：磁通量φ，磁通量的变化率，E= ，I=
经过中性面电流方向。

所以，线圈经过一个周期T，电流方向改变次
当线圈平面与磁场平行时，磁通量φ，磁通量的变化率，E= ，I=
二、正弦交变电流的规律：
1、峰值：也就是正弦交变电流的最大值，E m=
2、瞬时值：能够描述出正弦交变电流在任意时间（位置）时的情况，表达式有两种：
当线圈平面自中性面开始转动时，e= 当线圈平面自平行位置开始转动时，e=
新课探究
探究1、周期和频率及之间的关系，阅读课本P34明确
（1）周期、频率的定义、符号及国际单位
周期：频率：
（2）周期T、频率f、角速度ω的关系式：__________________；____________________；
跟踪练习1：某交流电流随时间变化的规律如图：则此交流电的周
期为______，频率为_____；
若照明用电通过如图电流，则1秒内电流的方向改变_________次。

探究2、交流电的峰值和有效值
（1）交流电压和电流的峰值的含义，是指：
符号：意义：
跟踪练习2：跟踪练习1中交流电流的峰值是___________A。

若电容器的耐压值为4V，则电容器两端所加的交流电压应为______V。

（2）交流电的有效值
探究：例1、如右图所示的电流i通过一个R=1Ω的电阻：
(1)怎样计算通电1s内R中产生的热量?
(2)如果有一个恒定电流通过这个电阻R,也能在1s内产生同样的热,
这个恒定电流是多大?
归纳总结：
（1）交流的有效值是根据电流的热效应定义的。

即让交流与恒定电流分别通过相同的
______,如果它们在一个________内产生的________相等，而这个恒定电流是I、电压是U,我们就把I、U叫做这个交流的有效值。

（2）有效值是描述交流电_____________的物理量。

计算交变电流通过导体产生的热量和电功率以及确定保险丝的熔断电流时，只能用交变电流的_______值。

（3）交流电器的设备上标出的额定电压、额定电流都是_________，电压表、电流表的读数指的也是_________。

(4)理论计算表明，正弦交变电流的有效值与峰值之间的
关系是：
E=_________，I=_________，U=_________。

例2：如图所示为一交流电的电流随时间而变化的图象，
此交流电电流的有效值为：（）
A、3.5 A
B、5A
C、5 A
D、3.5A
变式训练：如图所示表示一交流电随时间而变化的图像，其中电流的正值为正弦曲线的正半周，其最大值为Im ；电流的负值的强度为-Im ,则该交流电的有效值为（）
探究3：交流电的平均值
例3：一线圈匝数n=100匝,在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴以3000r/min
匀速转动。

ab=cd=10cm，ac=bd=5cm,磁场的磁感应强度为0.02T,当线圈从图示位
置逆时针转过30度的过程中，此线圈内感应电动势的平均值为多少？过横截面的
电量为多少?
归纳总结：交变电流的平均值与交变电流的方向及所取时间长短均有关，其数值可根据_____________________计算。

而不是初末状态瞬时值的平均值。

反映在交流图象上是：波形与横轴（t轴）所围的“面积”对时间的比值。

其大小与所取时间间隔有关。

如正弦式交流电，其正半周期或负半周期的平均电动势大小为___________而一个周期内的平均电动势为_________。

【达标训练】
1、下列说法中正确的是（）
A、交变电流在一个周期内电流方向改变两次
B、交变电流的有效值总是最大值的2/2
C、因为有效值表示交变电流产生的平均效果，所以有效值与平均值相同
D、若正弦交变电流的最大值是10A，则它的最小值是﹣10A
2、某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如下图所示，如果其它条件不变，仅使线
圈的转速（转速ｎ＝ｆ，即频率）加倍，则交流电动势的最大
值和周期分别为
A、400V，0.02s
B、200V，0.02s
C、400V，0.08s
D、200V，0.08s
3、一台旋转电枢式交流发电机，在正常工作时的电动势为e=2202sin 100πt V ，由于超负荷使电枢转速降低了1/10，这时电动势为（ ）
A 、e=2202sin 100πt V
B 、e=2202sin 90πt V
C 、e=1982sin 100πt V
D 、e=1982sin 90πt V
4、正弦交流电经过整流器后，电流波形正好去掉了半周，这种
单向电流的有效值为
A 、2 A
B 、2 A
C 、2/2 A
D 、1 A
5、如图表示一交流电电流随时间变化的图像，其中电流的正值为正弦曲线的正半周，其最大值为I m ，电流的负值强度为﹣I m ，则该交流电的有效值为
A 、2
m I B 、m I 2 C 、I m D 、23m I 6、有一交变电流如图所示，则由此图象可知
A ．它的周期是0.8 s
B ．它的峰值是4 A
C ．它的有效值是2 2 A
D ．它的频率是0.8 Hz
7、电阻R 1、R 2与交流电源按照左图方式连接，R 1＝10 Ω，R 2＝20 Ω，合上开关S 后，通过电阻R 2的正弦式交变电流i 随时间t 变化的情况如右图所示．则（ ）
A ．通过R1的电流有效值是1.2 A
B ．R1两端的电压有效值是6 V
C ．通过R2的电流最大值是1.2 2 A
D ．R2两端的电压最大值是6 2 V
8、一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交流电动势为t sin1002220e π=.关 于这个交变电流,下列说法中正确的是( )
(A )交变电流的频率为100Hz (B )电动势的有效值为220V
(C )电动势的峰值约为311V (D )t =0时,线圈平面与中性面垂直
9、一个照明电灯标有“220 V ，60 W”字样，现在把它接入最大值为311 V 的正弦式交流电路中，则( )
A ．灯的实际功率大小为60 W
B ．灯丝将烧断
C ．只能暗淡发光
D ．能正常发光
10、一个定值电阻接在20V 的直流电源上时，它的发热功率为P 。

当把它接在u=20 sin wt V 的交流电源上时，它的发热功率是( )
A 、0.5P
B 、0.25P
C 、P
D 、2P
11、两个相同的电阻，分别通以如图所示的正弦式交变电流和方波式交变电流，两种交变电流的最大值相等，周期相等．则在一个周期内，正弦式交变电流在电阻上产生的焦耳热Q1与方波式交变电流在电阻上产生的焦耳热Q2之比等于
( )
A ．3∶1
B ．1∶2
C ．2∶1
D ．4∶3
12、一只电饭煲和一台洗衣机同时并入u=311sin314tV的交流电源上，均正常工作，用电流表分别测得电饭煲的电流是5A；洗衣机的电流是0．5A，下列说法正确的是
A、电饭煲的电阻是44Ω，洗衣机电动机线圈电阻是440Ω
B、电饭煲消耗的功率为1555W，洗衣机电动机消耗的功率为155．5W
C、1分钟内电饭煲消耗的电能为6.6×104J，洗衣机电动机消耗的电能为6.6×103J
D、电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍
13、如图所示，匀强磁场的磁感应强度B＝0.5 T，边长L＝10 cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈电阻r＝1 Ω，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，角速度ω＝2π rad/s，外电路电阻R＝4 Ω，求：
(1)转动过程中感应电动势的最大值；
(2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60°角时的瞬时感应电动势；
(3)由图示位置转过60°角的过程中产生的平均感应电动势；
(4)交流电压表的示数；
(5)线圈转动一周外力所做的功；
(6)线圈转过60°角的过程中，通过R的电荷量是多少？
课后小结
课后反思。