教科版高中物理选修3-2 2.2 描述交变电流的物理量(导学案)

第二章交变电流第二节描述交流电的物理量

【学习目标】

1．知道交变电流的周期和频率以及我国供电线路交变电流的周期和频率，了解它们与转子角速度ω的关系。

2．知道交变电流和电压的最大值、瞬时值、有效值等及其关系。

3．会用等效的方法计算交变电流的有效值，

４．激情投入，在自主学习过程中体会研究物理问题的一个重要思想——“等效”思想的应用。

【重难点】1、理解交变电流和电压的最大值、瞬时值、有效值等及其关系。

2、会用等效的方法计算交变电流的有效值，

【课程内容标准】

（1）收集资料，了解电磁感应现象的发现过程，体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神。

（2）通过实验，理解感应电流的产生条件。举例说明电磁感应在生活和生产中的应用。

【课前预习案】

【使用说明】

1、同学们要先通读教材，然后依据课前预习案再研究教材；通过梳理掌握：交流电和直流电的概念、交变电流的产生，会分析线圈转动一周中电动势和电流方向的变化。交变电流的变化规律及表示方法、交变电流的最大值、及瞬时值的含义

2、勾划课本并写上提示语．标注序号；完成学案，熟记基础知识，用红笔标注疑问。（一）教材助读

一、复习巩固：

１、从中性面开始计时，得出

瞬时电动势：e=

瞬时电流：i=

瞬时电压：u=

其中E m=NB Sω

２、可以用图象法描述。如右图

二、预习内容

表征交变电流的物理量

１、最大值：交流电的最大值反映的是交流电大小的变化范围，当线圈平面与磁力线平行时，交流电动势最大值：E m＝

２、瞬时值与最大值的关系是：

3、有效值定义：

４、正弦交流电的有效值与最大值之间的关系是：E=U=I=５、各种交流电电气设备上所标的、交流电表上所测得的以及在叙述中没有特别加以说明的交流电的最大值，都是指

６、平均值：交流电的平均值是交流电图像中波形与横轴所围的面积跟时间的比值，用（e=nΔΦ／Δt）计算

７、表征交变电流变化快慢的物理量

①周期T：

②频率f：单位：

③角频率ω：单位：.

④角速度、频率、周期的关系

（二）预习自测

1．交变电流完成一次周期性变化的__________称为交变电流的周期．交变电流在1 s 内完成周期性变化的________叫做它的频率，周期和频率互为________即____________或____________．

2．让交变电流与恒定电流分别通过________阻值的电阻，如果它们在____________内产生的________相等，这个恒定电流I、电压U的数值就叫做相应交变电流的电流、电压的有效值．

3．正弦式交变电流的峰值和有效值的关系为________________，________________.

4．(双选)某交变电流的方向在1 s内改变100次，则其周期T和频率f分别为() A．T＝0.01 s B．T＝0.02 s

C．f＝100 Hz D．f＝50 Hz

5．(双选)一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生交变电流的电动势的图象如图1所示，则()

A．交变电流的频率是4π Hz 图1

B．当t＝0时，线圈平面与磁感线垂直

C．当t＝π s时，e有最大值

D．交流电的周期是2π s

6．如图2是一个正弦式交变电流的图象，下列说法正确

的是()

A．周期是0.2 s，电流的峰值是10 A

B．周期是0.15 s，电流的峰值是10 A

C．频率是 5 Hz，电流的有效值是10 A 图2

D．频率是0.2 Hz，电流的有效值是7.07 A

【课内探究案】

探究一：周期和频率

１、正弦交流电的瞬时值表达式还可以写成：i=u=

课堂练习１、我国生产和生活用交流电的周期T＝_____s，频率f＝______Hz，角速度ω＝___rad/s，在1秒内电流的方向变化____次。

【例1】某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系，如图所示，如果其它条件不变，仅使线圈的转速加倍，则交流电动势的最大值和周期分别变为

------------------（）

A．400V，0.02s B．200V, 0.02s

C．400V, 0.08s D．200V, 0.08s

探究二、峰值和有效值

１、峰值、有效值和平均值有什么区别？

２写出正弦式交变电流电动势的最大值、瞬时值、有效值以及平均值表达式？

【练习２】如图所示为某正弦交流电流的图像，求其

峰值、周期和角速度，并写出该电流的瞬时值表达式。

探究三：对于正弦式交变电流其有效值与最大值得关系

是：、、，是不是对一切交变电流都是如此？

【例2】如图表示一交流的电流随时间变化的图像，此交变电流的有效值是多大？

〖针对练习2〗如图所示为一交流电的电压随时间变化

的图像，求此交流电的电压的有效值。

[针对练习3]、如图表示一交流随时间变化的图像，求

此交流的有效值。

探究四、在我们经常遇到的问题中，那些地方应用有效值？那些地方

应用最大值？那些地方应用平均值？

【例3】如图所示，矩形线圈的匝数为n，线圈面积为S，线圈内阻为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。在线圈由图示位置转过90°的过程中，求：(1)通过电阻R的电量（2）电阻R上产生的焦耳热

【当堂检测】

1.某交流电压随时间的变化规律如图所示，则此交流电的频率是_____Hz。若将该电压加在10uF的电容器上，则电容器的耐压值不应小于______V；若将该电压加在一

阻值为1kΩ的纯电阻用电器上，用电器恰能正常工作，为避免意外事故的

发生，该电路中保险丝的额定电流不能低A。

2.下列数据中不属于交变电流有效值的是()

A．交流电表的示数B．灯泡的额定电压

C．电容器的耐压值D．保险丝的额定电流

3.关于有效值，下列说法正确的是（）

A.通常说的动力供电线路电压为380 V，指的是最大值

B.通常说的照明电路电压为220 V，指的是平均值

C.交流电器设备上所标的额定电流和额定电压的数值是指瞬时值

D.一般交流电表在测量中显示的数值是有效值

4.一电阻接一直流电，通过4 A的电流时热功率为P，若换接一正弦交流电，它的热功率变为P/2，则该交流电电流的最大值为（）

A.4 A

B.6 A

C.2 A

D.3 A

5.在阻值为R1和R2的两个电阻的两端，分别加上50 V的直流电压和某一交流电压，则下面关于交流电压有效值的说法正确的是（）

A.若两电阻在相等时间内产生的热量相等，则交流电压的有效值为50V

B.若R1=R2，且两电阻热功率相等，则交流电压的有效值为50 V

C.若R1=R2，且两电阻产生的热量相等，则交流电压的有效值为50 V

D.不论R1是否等于R2，只要两电阻的热功率相等，则交流电压的有效值为50 V

6．交流发电机矩形线圈边长ab＝cd＝0.4m，bc＝ad＝0.2m，共50匝，线圈电阻r＝1Ω，线圈在B＝0.2T的

匀强磁场中，绕垂直磁场方向的轴OO′以（100/π）r/s转速匀速转动，外接电阻R为

9Ω，如图所示。求：

(1)电压表的示数；

(2)电阻R上电功率。

(3)从图示位置起，线圈转过π/3的过程中，流过R的电荷量