第二節(jié) 描述交變電流的物理量

第二節(jié)描述交變電流的物理量核心素養(yǎng)導(dǎo)學(xué)物理觀念(1)知道交變電流周期、頻率的含義及二者之間的關(guān)系。(2)知道峰值和有效值的含義及二者之間的關(guān)系。(3)了解我國家庭電路的頻率和電壓的有效值，知道家用電器的電壓和電流的額定值是有效值。科學(xué)思維(1)能結(jié)合交變電流的公式和圖像識別周期(頻率)、峰值，會用周期(頻率)、峰值等物理量通過函數(shù)表達式和圖像來描述交變電流。(2)經(jīng)歷根據(jù)電流的熱效應(yīng)推導(dǎo)交變電流的有效值的過程。科學(xué)探究通過課前預(yù)習(xí)，培養(yǎng)基于問題進行猜想假設(shè)的能力?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任體悟物理中的研究方法和科學(xué)思想上的一致性，感悟物理的統(tǒng)一之美。時間赫茲變化快慢二、峰值和有效值1．峰值(1)定義：交變電流在一個周期內(nèi)所能達到的最大數(shù)值，電動勢、電流和電壓的峰值分別用Em、Im、Um表示。(2)應(yīng)用：交變電壓的峰值不能_____電容器、二極管等元器件所能承受的最大電壓。2．有效值(1)定義：讓交變電流和恒定電流分別通過相同阻值的______，如果在交變電流的一個周期內(nèi)它們產(chǎn)生的熱量_____，那么這一恒定電流的數(shù)值稱為交變電流的有效值。交變電流的電動勢、電流和電壓的有效值分別用E、I和U表示。超過電阻相等額定額定三、用圖像描述交變電流e-t圖像i-t圖像u-t圖像(1)由瞬時值表達式可以確定最大值、周期、頻率，并可畫出交變電流的圖像。(2)由圖像也可以確定最大值、周期、頻率，并可寫出瞬時值表達式。

1.如圖是手搖交流發(fā)電機模型，判斷下列說法是否正確。(1)若交變電流是線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動形成的，則交變電流的周期也就是線圈勻速轉(zhuǎn)動的周期。

()(2)若交變電流的周期T＝0.02s，則其頻率為f＝50Hz。

()(3)若交變電流的周期T＝0.02s，則發(fā)電機轉(zhuǎn)子的角速度ω＝100πrad/s。

()√√√2．如圖所示，將一個恒定電流和一個交變電流分別通過同一個燈泡。若發(fā)現(xiàn)兩種情況下小燈泡的亮度是相同的，則說明所通過的恒定電流和交變電流間存在怎樣的關(guān)系？提示：恒定電流的值等于交變電流的有效值。3．如圖甲所示是某種型號的電熱毯的電路圖，電熱毯接在交變電源上，通過裝置P使加在電熱絲上的電壓的波形如圖乙所示。此時接在電熱絲兩端的交流電壓表的讀數(shù)是多少？新知學(xué)習(xí)(一)|描述交變電流的物理量[任務(wù)驅(qū)動]如圖，線圈在磁場中勻速轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)速為n。(1)通過電流表的交變電流的周期和頻率是多少？(2)當線圈轉(zhuǎn)速增大時，周期和頻率怎樣變化？[答案]

ABC/方法技巧/(1)線圈轉(zhuǎn)動一周，交變電流恰好完成一次周期性變化。(2)從線圈轉(zhuǎn)動的角度來說，周期就是線圈在磁場中轉(zhuǎn)動一周所用的時間；頻率就是線圈在磁場中單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)動的圈數(shù)。(3)線圈在勻強磁場中轉(zhuǎn)動一周，電動勢、電流都按正(余)弦規(guī)律變化一次。[針對訓(xùn)練]1．關(guān)于交變電流的周期和頻率，下列說法中正確的是

(

)A．正弦式交變電流最大值連續(xù)出現(xiàn)兩次的時間間隔等于周期B．1s內(nèi)交變電流出現(xiàn)最大值的次數(shù)等于頻率C．交變電流方向變化的頻率為交變電流頻率的2倍D．50Hz的交變電流，其周期等于0.05s答案：C

2．電流方向每秒改變100次的交變電流，它的周期和頻率分別是

(

)A．0.01s和100Hz

B．0.01s和50HzC．0.02s和50Hz D．0.02s和100Hz解析：一個周期內(nèi)電流方向改變兩次，所以f＝50Hz，則T＝0.02s，C正確。答案：C新知學(xué)習(xí)(二)|有效值的理解和計算[重點釋解]1．對交變電流有效值的理解(1)交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)定義的。(2)等效是指恒定電流和交變電流，在相同的時間內(nèi)，在相同的電阻上產(chǎn)生的熱量相同。(3)通常所說的交變電流的電壓、電流，用電表測量的交變電流的電壓、電流，以及用電器的額定電壓、額定電流，還有保險絲的熔斷電流，都是指其有效值。3．五種常見電流的有效值[答案]

B答案：D答案：B

新知學(xué)習(xí)(三)|交變電流“四值”的對比應(yīng)用[典例體驗][典例]在水平方向的勻強磁場中，有一個正方形閉合線圈繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動，已知線圈的匝數(shù)為N＝100匝，邊長為20cm，電阻為10Ω，轉(zhuǎn)動頻率f＝50Hz，磁場的磁感應(yīng)強度為0.5T，求：(1)外力驅(qū)動線圈轉(zhuǎn)動的功率；(2)當線圈轉(zhuǎn)至線圈平面與中性面的夾角為30°時，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢及感應(yīng)電流的大小；(3)線圈由中性面轉(zhuǎn)至與中性面成60°角的過程中，通過導(dǎo)線橫截面的電荷量。[答案]

(1)1.97×104W

(2)314V

31.4A(3)0.1C[系統(tǒng)歸納]正弦式交變電流的四值對比續(xù)表答案：D

答案：BC

答案：BC

科學(xué)思維——交變電流“四值”的應(yīng)用2．(選自人教版教材課后練習(xí))一個電容器，當它的兩個極板間的電壓超過10V時，其間的電介質(zhì)就可能被破壞而不再絕緣，這個現(xiàn)象叫作電介質(zhì)的擊穿，這個擊穿電壓叫作這個電容器的耐壓值。能否把這個電容器接在正弦式交流電壓是9V的電路兩端？為什么？二、新題目精選——品立意深處所蘊含的核心價值1．(2022·廣東高考)如圖是簡化的某種旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機原理圖。定子

是僅匝數(shù)n不同的兩線圈，n1>n2，二者軸線在同一平面內(nèi)且相互垂

直，兩線圈到其軸線交點O的距離相等，且均連接阻值為R的電阻，

轉(zhuǎn)子是中心在O點的條形磁鐵，繞O點在該平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動時，兩線圈輸出正弦式交變電流。不計線圈電阻、自感及兩線圈間的相互影響，下列說法正確的是

(