18-19 第2章 2.描述交流电的物理量

)
• 固
新
双
知
基
合
作
课
探
时
究
分
• 攻
层
甲
乙
作
重
业
难
图 2-2-5
返 首 页
自
当
主
堂
预
A．110 V
B．156 V
达
习
标
• 探
C．220 V
D．311 V
• 固
新
双
知
基
B [交流电压表测量的是交流电压的有效值．题图乙所示波形为正弦交
合 作
变电流在时间轴上方的部分．取一个周期 T 的时间，根据有效值的定义有：
分 层 作 业
难
C．12I0
D．I0＋
2 2 I0
返
首
页
自
当
主
堂
预
达
习
标
•
•
探
固
新 知
思路点拨：①前半个周期内电流的有效值为 I02.②后半个周期内电流的有
双 基
合 作
效值为 I0.
课
探
时
究
分
•
层
攻
作
重
业
难
返 首 页
自 主 预
B [令该交变电流通过一电阻 R，它在前半周期T2内通过该电阻产生的热
当 堂 达
习
标
• 探 新 知
量 Q1＝ I022R·T2＝I20R4 T，它在后半周期T2内产生的热量 Q2＝I20R·T2＝I20R2 T，故在
• 固 双 基
合 一个周期内产生的热量 Q 交＝Q1＋Q2＝34I20RT，设某一恒定电流 I 在相同的时
作
课
探 究
间 T 内通过该电阻产生的热量为 I2RT，由有效值的定义知：
重
业
难 3.了解交变电流的相位、初相
位和相位差．(难点)
返 首
页
[自 主 预 习·探 新 知]
自
当
主 预
[知识梳理]
堂 达
习
标
• 探
一、周期和频率
• 固
新
双
知
1．周期(T)
基
合
交变电流完成一次__周__期__性__变__化___的时间，单位：秒(s)．
作
课
探
2．频率(f)
究
时 分
• 攻
交变电流在 1 s 时间内完成周期性变化的_次__数__，单位：__赫__兹__ (Hz)．
层 作
重
业
难
返 首 页
自
当
主
堂
预
达
习
标
•
3．两者的关系
探
1
1
• 固
新 知
互为倒数关系，即 T＝__f__或 f＝__T__.
双 基
4．物理意义
合
作 探
描述交变电流__变__化__快__慢___的物理量．
课 时
究
分
•
层
攻
作
重
业
难
返 首 页
自
当
主
堂
预
达
习 •
[名师提醒]
标 •
探
固
新 知
1．角速度 ω 与 T、f 的关系：ω＝2Tπ＝2πf.
分析线圈某一时刻的瞬时情况
作 探
一时刻的值 e＝Emsin ωt
课 时
究 •
i＝Imsin ωt
攻
重 难
最 大 的 瞬 时 Em＝NBSω
最大值 值
Im＝RE＋mr
分 层 作 业
确定用电器的耐压值
返 首
页
自
当
主 预
对正(余)弦交变电流 (1)计算与电流热效应相关的量
堂 达
习
标
• 探 新 知
跟交变电流 的热效应等
合 别称为电压和电流的峰值，用符号_U_m__和_I_m__表示．
作
课
探 究
(2)应用：电容器、二极管在使用时要注意让它们所能承受的电压高于交
时 分
• 攻
流电压的_峰__值___．
层 作
重
业
难
返 首 页
自
2．有效值
当
主
堂
预
(1)概念：如果交流电与某一直流电通过同一_电__阻__，在相同的时间内所 达
标 •
探
固
新 断电流时，只能用交变电流的有效值，如电功率的计算式 P＝UI 中，U、I 双
知
基
均为有效值；若计算通过电路某一横截面的电量，必须用交变电流的平均值．
合 作
(4)在交流电路中，电压表、电流表、功率表等电工仪表的示数均为交变 课
探
时
究 •
电流的有效值，在没有具体说明的情况下，所给出的交变电流的电压、电流
基
合
② 交变电流的有效值 → 计算交流电表的读数及电功率
作
课
探 究
③ 交变电流的平均值 → 计算一段时间内通过导体横截面的电荷量
时 分
•
层
攻
作
重
业
难
返 首 页
自
【解析】 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的是交变电 当
主
堂
预 流．从线圈通过中性面时开始计时，交变电流的表达式为正弦函数．电压表 达
双 基
合 作 探
2．我国使用的交变电流：T＝0.02 s，f＝T1＝50 Hz，ω＝100π rad/s，电
课 时
究 •
流方向每秒改变 100 次．
分 层
攻
作
重
业
难
返 首 页
自
当
主
堂
预
二、峰值 有效值
达
习
标
• 探
1．峰值
• 固
新
双
知
(1)概念：交变电流的电压和电流在一个周期内所能达到的__最__大__值__，分 基
究
分
• 攻
出发，根据热效应的“三同原则”(同电阻、同时间、同热量)求解，一般选
层 作
重 难
择一个周期 T 的时间进行计算．
业
返 首 页
自 主
值为(
预
习
•
探
新
知
如图 2-2-3 所示为一交变电流的图像，则该交变电流的有效
当
)
堂
达
标
•
固
双
基
合 作
图 2-2-3
课
探
时
究
• 攻
A．
2 2 I0
重
B．
3 2 I0
围面积与时间的
E
合
作 探
比值
I ＝R＋r
究
•
攻
重
难
当 堂 达 标 • 固 双 基
计算通过电路横截面的电量
课 时 分 层 作 业
返 首 页
如图 2-2-6 所示为交流发电机示意图，矩形线圈的匝数 N＝50
自 主
匝，每匝线圈的边长 lab＝0.4 m，lbc＝0.2 m，矩形线圈所在处的匀强磁场的
当 堂
课 时
究
分
• 攻
重
2(I21Rt1＋I22Rt2)＝UR2T，解得 U＝4 10 V，B 正确．]
层
作 业
难
返 首 页
自
[合 作 探 究·攻 重 难]
当
主
堂
预
有效值的理解与计算
达
习
标
•
•
探
固
新 知
1.对交变电流有效值的理解
双 基
(1)交变电流的有效值是根据电流的热效应(电流通过电阻发热)进行定义
合
标 •
探
固
新 式；
双
知
基
(3)交流电压表和电流表的读数；
合 作
(4)此交流发电机的总功率和输出功率；
课
探
时
究 •
(5)线圈由中性面转至与中性面成 30°角的过程中，通过导线横截面的电
分 层
攻
作
重 荷量．
业
难
返 首 页
自
当
主
堂
预
达
习
标
•
思路点拨：解答本题可按以下思路进行：
•
探
固
新
双
知
① 交变电流的峰值 → 计算交变电流的瞬时值
时 分
•
层
攻 重 难
34I20RT＝I2RT，得 I＝ 23I0，故 B 正确．]
作 业
返 首 页
自
几种常见交变电流的有效值
当
主
堂
预
电流名称
习
电流图像
有效值
达
标
•
•
探
固
新
知 正弦式交变电流
I＝
Im 2
双 基
合
作
探
究 •
正弦半波电流
攻
重
难
课
时
I＝I2m
分 层 作
业
返 首 页
自 主 预 习 •
探 正弦单向脉动电流
图 2-2-2
返 首 页
自
当
主
堂
预 习
A．12 V
B．4 10 V
达 标
•
•
探 新
C．15 V
D．8 5 V
固 双
知
基
B [根据图像，一个周期 T＝1 s，设该交变电流的有效值为 U,0～0.4 s
合
作 探
的时间间隔 t1＝0.4 s,0.4～0.5 s 的时间间隔 t2＝0.1 s，根据电流的热效应，由
第二章 交变电流 2．描述交流电的物理量
学习目标
知识脉络
自 1. 知 道 描 述 交 变 电 流 的 物 理
当
主
堂
预 量，周期、频率、峰值、有效
达
习
标
• 探
值．(重点)
• 固
新
双
知 2.理解正弦式交变电流的最大
基
值和有效值间的关系．会求解
合
作
课
探 交变电流的有效值．(重点、难
究
时 分
• 攻
点)
层 作
固 双
知
基
合
作
课
探
时
究
分
•
层
攻
作
重 难
图 2-2-1
业
返 首 页
自
当
主 预
A．交变电流的频率是 4π Hz
堂 达
习
标
•
B．当 t＝0 时，线圈平面与磁感线垂直
•
探
固
新 知
C．当 t＝π s 时，e 有最大值
双 基
D．交变电流的周期是 2π s
合
作
课
探 究 •
BD [由题图可知 T＝2π s，则 f＝21π Hz，A 选项错误，D 选项正确；t
课
探
时
究 • 攻 重 难
3112

2 R
·T2＝uR2·T，所以
u＝156
V．选
B.]
分 层 作 业
返 首 页
自
交变电流的“四值”比较
当
主 预
交变电流“四值”辨析
堂 达
习
• 物理量 物理含义
探
重要关系
标
适用情况
•
固
新 知
从线圈位于中性面
双 基
交 变 电 流 某 位置时开始计时：
合 瞬时值
有：E＝Em2
(如功率、热量) (2)交流电表的测量值
• 固 双 基
合
有效值 效 的 恒 定 电 U＝U2m
作 探 究 •
流值
I＝
Im 2
攻
重
(3)电气设备标注的额定电压、
课
额定电流
时
分
(4)保险丝的熔断电流
层 作
业
难
返 首 页
自
主
预
习
•
交变电流图像中
探 新 知
图线与时间轴所 E ＝nΔΔΦt
平均值
(4)关系式
I＝
Im 和 2
U＝U2m适用于任意的交变电流．
分
(×) 层 作
重
业
难
(5)交流电的有效值是指相同时间内，产生相同热量的直流电的值．(× )
返 首 页
自 主
2．(多选)一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的交变电动势的图
当 堂
预
达
习 像如图 2-2-1 所示，则( )
标
•
•
探 新
【导学号：24622062】
作 探
的，所以进行有效值计算时，要紧扣电流通过电阻发热(或热功率)进行计算，
课 时
究
分
• 计算时“相同时间”应取周期的整数倍，一般取一个周期．
攻
层 作
重
业
难
返 首 页
自
当
主
(2)非正弦式交变电流的有效值，应按有效值的定义计算．
堂
预
达
习 •
(3)在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
习
标
• 探
和电流表的读数为交变电流的有效值．
• 固
新
双
知
(1)Em＝NBSω＝NBlablbcω
基
合 作
＝50×0.2×0.4×0.2×1π00×2π V＝160 V.
合
作 探 究
解得 I＝2
30 3
A，选项 D 正确．]
课 时 分
•
层
攻
作
重
业
难
返 首 页
自
2．如图 2-2-5 甲所示是某种型号的电热毯的电路图，电热毯接在交变电 当
主
堂
预 源上，通过装置 P 使加在电热丝上的电压的波形如图 2-2-5 乙所示．此时接 达
习
标
• 探
在电热丝两端的交流电压表的读数为(
)
堂 达
习
标
•
•
探
固
新
双
知
基
合
作 探
图 2-2-4
课 时
究
分
•
A．4 A
攻
B．2 2 A
层 作
重
业
难
C．83 A
D．2
30 3
A
返
首
页
自
当
主
堂
预
达
习
标
• 探
D [取一个周期研究，前三分之一周期的有效值为 2 2 A，后三分之二
• 固
新
双
知 周期的有效值为 4 A，根据有效值的定义可得，I2RT＝(2 2 A)2RT3＋(4 A)2R23T， 基
重
业
难
③无特别说明时提到的交变电流的数值(通常值)也是指_有__效___值．
返 首 页
自
当
主
堂
预
达
习
标
• 探
3．二者关系
• 固
新 知
2
双 基
对正弦交变电流，有效值 I、U 与峰值 Im、Um 之间的关系为 I＝__2__Im，
合
2
作 探
U＝__2__Um.
课 时