高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册2 交变电流的描述学案设计

3.2 交变电流的描述

【学习目标】

1．理解交变电流的周期、频率以及它们之间的关系,知道我国生产和生活用电的周期（频率）的大小．

2．理解什么是交变电流的最大值和有效值,知道它们之间的关系．

3．交变电流的有效值．

【基础感知】

一、周期和频率

阅读教材“周期和频率”部分,完成以下内容

1.周期：交变电流完成                所需的时间,通常用        表示,单位是       。

2.频率：交变电流在           内完成周期性变化的次数,通常用      表 示,单位是       。

3. 、、的关系

二、峰值、有效值和相位

阅读教材“峰值和有效值”部分,完成以下内容

1.峰值：交变电流在一个周期内电流或电压所能达到的          。

注意：最大值在实际中有一定的指导意义,所有使用交流的用电器,其最大耐值应大于其使用的交流电压的最大值,电容器上的标称电压值是电容器两极间所允许电压的最大值．

2.有效值：根据电流的            来规定。让交变电流和恒定电流通过相同的         ,如果它们在一个周期内产生           ,则这个恒定电流I、电压U叫做这个交流电流的有效值。

3. 正弦交变电流的有效值和峰值之间的关系： I=             ,U=              。

注意：任何交变电流都有有效值,但上述关系只限于正弦交变电流,对其他形式的交变电流并不适用．

4.最大值、有效值和平均值的应用

①求电功、平均电功率以及确定保险丝的熔断电流等物理量时,要用有效值值计算

②求一段时间内通过导体横截面的电量时要用平均值

③在考虑电容器的耐压值时,则应根据交流电的最大值

5. 相位

①正弦式交变电流瞬时值表达式中正弦符号后面的量        叫做交变电流的相位，叫      。

②两个交流的相位之差叫做它们的             。当它们的           相同时，相位差是常数。

例1、如图所示的电流i通过一个R＝1 Ω的电阻，它不是恒定电流。

(1)计算通电1 s内电阻R中产生的热量？

(2)计算该交流电的有效值。

例2、如图所示为一交变电流的图象，则该交变电流的有效值为多大？

例3、如图所示为一交变电流的图象，则该交变电流的有效值为多大？

【当堂检测】

1、交流电压的表达式为u=100sin100πtV，可知（    ）
A.用电压表测该电压其示数为50V         B.该交流电压的周期为0.02s

C.将该电压加在“100V 100W”的灯泡两端，灯泡的实际功率小于100W

D. 时，该交流电压的瞬时值为50V

2、如图所示为一交流电压随时间变化的图象．每个周期内，前三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定。根据图中数据可得，此交流电压的有效值为（      ）
A.7.5V  B.8V  C.V     D.V

3、如图所示,图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的正弦交变电流的图像,当只改变线圈的转速后,产生的正弦交变电流的图像如图线b所示,以下说法正确的是（     ）

A.线圈先后两次的转速之比为2∶3

B.先后两次通过线圈的磁通量的最大值之比为3∶2

C.先后两次交变电流的最大值之比为3∶2

D.先后两次交变电流的有效值之比为

4、如图所示，线圈abcd的面积是0.05m2，共100匝，线圈总电阻为1Ω，外接电阻R=9Ω，匀强磁场的磁感应强度B=0.4T，线圈绕垂直于磁感线且通过线圈的中轴线匀速转动，转动角速度ω=50 rad/s，求：

(1)线圈从图示位置(线圈平面与磁感线垂直)开始计时的感应电动势最大值和感应电动势瞬时表达式；

(2)电路中电压表和电流表的示数各是多少？