【讲与练】高中物理人教版(2019)选择性必修2：3.2 交变电流的描述学案.doc

2．交变电流的描述

课程标准

1．知道交变电流的周期和频率以及它们之间的关系。

2．知道交变电流的峰值和有效值的意义，能利用有效值的定义计算某些交变电流的有效值。

3．会应用正弦式交变电流有效值进行有关计算。

素养目标

1．物理观念：能结合交变电流的公式和图像识别周期(频率)、峰值。

2．科学思维：会用周期(频率)、峰值等物理量通过函数表达式和图像来描述交变电流。经历通过电流的热效应推导交变电流的有效值的过程，体会“等效”的科学思维方式。

知识点1周期和频率

1．周期T

交变电流完成_一次周期性变化__所需的时间，叫交变电流的周期。单位是s。周期越大，交变电流变化_越慢__，在一个周期内，交变电流的方向变化_两次__。

2．频率f

交变电流在1s内完成周期性变化的_次数__，叫交变电流的频率，单位是_Hz__。频率越大，交变电流变化_越快__。

3．ω、T、f的关系

ω＝_2πf__＝eq\f(2π,T)，

T＝eq\f(1,f)或f＝eq\f(1,T)。

4．我国民用交变电流的周期和频率

(1)周期：T＝_0.02__s。

(2)频率：f＝_50__Hz。

ω＝100πrad/s，电流方向每秒钟改变_100__次。

『判一判』

(1)我国提供市电的发电机转子的转速为3000r/min。(√)

(2)若交变电流是线圈在匀强磁场中匀速转动形成的，则交变电流的周期也是线圈做圆周运动的周期。(√)

『选一选』

(2023·广东江门市高二月考)某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图所示，由图像可知(D)

A．该交流电的周期为4s

B．该交流电的频率为50Hz

C．该交流发电机线圈转动的角速度为100πrad/s

D．电动势的瞬时值与时间的关系为e＝100sin50πt(V)

解析：从图中可知交流电的周期为T＝0.04s，A错误；由公式f＝eq\f(1,T)＝eq\f(1,0.04)Hz＝25Hz，B错误；根据公式ω＝eq\f(2π,T)，可得角速度为ω＝eq\f(2π,0.04)＝50π(rad/s)，C错误；电动势瞬时表达式为e＝Emsinωt＝100sin50πt(V)，D正确。

『想一想』

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？

解析：视觉神经受到外界光的刺激作用消失后，视觉还会保留一个短暂的时间，这个时间大约是eq\f(1,10)s～eq\f(1,20)s，而日光灯两次发光之间的时间还不到eq\f(1,150)s，所以就感觉不到它的“熄灭”。

知识点2峰值和有效值

1．峰值

(1)定义：交变电流的电压、电流所能达到的_最大数值__。

(2)意义：用来表示电流的_强弱__或电压的_高低__。

(3)应用：电容器所能承受的电压要高于交流电压的峰值。

2．有效值

(1)定义：让交变电流和恒定电流通过大小相同的电阻，如果在交变电流的_一个周期__内它们产生的热量_相等__，这个恒定电流的电流、电压数值，叫作这个交变电流的_有效值__。

(2)应用：①电器元件或设备上所标的耐压值指该设备所能承受的交流电_最大值__。

②交流用电设备上所标的额定电压和额定电流是

_有效值__；交流电压表测量的数值是_有效值__。

③交变电流的数值在无特别说明时都指_有效值__。

3．有效值与峰值的关系

对于正弦式交变电流的有效值与最大值之间的关系是I＝eq\f(Im,\r(2))，U＝eq\f(Um,\r(2))。

『判一判』

(3)保险丝的额定电流、电容器的耐压值是交变电流的有效值。(×)

(4)交流电气设备上所标的电压和电流值是交变电流的峰值。(×)

(5)任何形式的交流电压的有效值都是U＝eq\f(Um,\r(2))。(×)

(6)用交流电流表测交变电流时，指针来回摆动。(×)

知识点3正弦式交变电流的公式和图像

如果已知正弦交变电流的周期T或频率f，又知道它的电压的_峰值__或_有效值__，详细描述交变电流的情况可以用公式和图像两种方式：

1．正弦式交变电流的公式：u＝Umsineq\f(2π,T)t＝eq\r(2)Usineq\f(2π,T)t。

2．对应图像：

探究

交变电流的有效值的理解和计算

情境导入

从实验的角度出发，看看是否能从中找到交变电流有效值和最大值的某种关系。设计如图所示的实验：将一个恒定电流和一个交变电流分别通过同一个小灯泡，若观察到什么实验结果，就可以说明所通的恒定电流的值即为交变电流的有效值。

提示：两种情况下小灯泡的亮度是一样的。

要点提炼

1．对有效值的理解

(1)交