人教版 (2019)1 交变电流学案

这是一份人教版 (2019)1 交变电流学案，共4页。

一、周期和频率
1．周期(T)：
交变电流完成______________________所需的时间。
2．频率(f)：
交变电流完成周期性变化的次数与所用时间之比叫作频率，数值等于交变电流在单位时间内完成________________________。
3．周期和频率的关系：T＝__________或f＝________。
4．角速度与周期、频率、转速的关系：ω＝________＝________＝2πn。
如图为我国照明电路的u－t图像。
这个交变电流的周期为多少？频率为多少？每秒电流方向改变多少次？
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(1)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。( )
(2)交变电流在1 s内电流方向变化的次数就是它的频率。( )
例1 (多选)矩形金属线圈共10匝，绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的感应电动势e随时间t变化的情况如图所示。下列说法正确的是( )
A．此交变电流的频率为0.2 Hz
B．1 s内电流方向变化10次
C．t＝0.1 s时，线圈平面与磁场方向平行
D．1 s内线圈转5圈
二、峰值和有效值
1．峰值：交变电流的电压和电流的最大值。
若将交变电流接入纯电阻电路中，则电路中的电流及外电阻两端的电压的最大值分别为Im＝eq \f(Em,R＋r)，Um＝ImR。
2．有效值
(1)如图是通过一个R＝1 Ω的电阻的电流i随时间t变化的图像。
①0～1 s内电阻R中产生的热量为______ J。
②如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过这个电阻R，也能在1 s内产生同样的热量，这个电流大小为________ A。
(2)让交变电流与恒定电流分别通过________________的电阻，如果在交变电流的________________________它们产生的__________________，则此恒定电流的电流和电压叫作交变电流的有效值。
3．关于有效值的说明
(1)在正弦式交变电流中，最大值与有效值之间的关系为：E＝______＝__________，U＝________＝________，I＝__________＝__________。(只适用于正弦式交变电流)
(2)在非正弦式交变电流中，必须根据电流的热效应求解有效值。
(3)以下情况均指有效值。
①交流用电器上标出的额定电压和额定电流；
②一般交流电流表和交流电压表的读数；
③保险丝的熔断电流及一切与热有关的交变电流的功、功率、热量等；
注意：以后提到的交变电流的数值，若没有特殊说明，均指有效值。
某交流电压的瞬时值表达式u＝6eq \r(2)sin (100πt) V，把标有“6 V 2 W”的小灯泡接在此电源上会不会被烧坏？把耐压值为6 V的电容器接在此电源上会不会被击穿？
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例2 如图甲所示，标有“220 V 40 W”的灯泡和标有“20 μF 300 V”的电容器并联到交流电源上，为理想交流电压表，交流电源的输出电压如图乙所示，下列判断正确的是( )
A．断开开关，t＝eq \f(T,2)时刻，的示数为零
B．断开开关时灯泡恰好正常发光
C．开关闭合时电容器不可能被击穿
D．断开开关，的示数保持220eq \r(2) V不变
例3 (2023·新乡市高二期末)通过某用电器的电流和时间的关系图像如图所示(前半个周期为正弦波形的eq \f(1,2))，则该交变电流的有效值为( )
A.eq \f(\r(3),2)I0 B.eq \f(\r(5),3)I0
C．I0 D.eq \f(3,4)I0
针对训练 如图所示，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系图像，若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，则经过1 min的时间，两电阻消耗的电功之比W甲∶W乙为( )
A．1∶eq \r(2) B．1∶2
C．1∶3 D．1∶6
三、正弦式交变电流的公式和图像
1．正弦式交变电流的公式和图像可以详细描述交变电流的情况。若从线圈通过中性面时开始计时，交变电流的图像是________曲线。
2．若已知电压、电流最大值分别是Um、Im，周期为T，则正弦式交变电流电压、电流表达
式分别为u＝__________________，i＝__________________。
3．正弦式交变电压的图像如图所示。
例4 (2021·北京卷)一正弦式交变电流的i－t图像如图所示。下列说法正确的是( )
A．在t＝0.4 s时电流改变方向
B．该交变电流的周期为0.5 s
C．该交变电流的表达式为i＝2cs 5πtA
D．该交变电流的有效值为eq \f(\r(2),2) A
例5 图甲为一小型发电机的示意图，发电机线圈内阻为1 Ω，灯泡L的电阻为9 Ω，电压表为理想交流电压表。发电机产生的电动势e随时间t按图乙的正弦规律变化，则( )
A．t＝0.01 s时，穿过线圈的磁通量为零
B．线圈转动的角速度为50 rad/s
C．电压表的示数为9 V
D．灯泡L的电功率为10 W