浙江新高考专用2024_2025学年高中物理第五章交变电流2描述交变电流的物理量讲义新人教版选修3_.docxVIP

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2描述交变电流的物理量

学问内容

选考要求

课时要求

描述交变电流的物理量

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1.了解周期和频率的概念，知道频率单位，驾驭周期和频率之间的关系.

2.理解有效值的物理意义，知道正弦式交变电流的峰值和有效值之间的关系.

3.知道电器上标注的、电表测量的和通常所说的电压、电流均为有效值.

4.能从正弦式交变电流的图象中读出峰值、周期，能对正弦式交变电流的图象描述和函数式描述进行转换.

一、周期和频率

1.周期(T)

交变电流完成一次周期性变更所需的时间.

2.频率(f)

交变电流在1s内完成周期性变更的次数.

3.周期和频率的关系：T＝eq\f(1,f)或f＝eq\f(1,T).

二、峰值和有效值

1.峰值：交变电流的电压、电流能达到的最大值.

2.有效值：让沟通与恒定电流分别通过大小相同的电阻，假如在沟通的一个周期内它们产生的热量相等，而这个恒定电流是I、电压是U，我们就把I、U叫做这个沟通的有效值.

3.正弦式交变电流有效值与峰值之间的关系

E＝eq\f(Em,\r(2))＝0.707EmU＝eq\f(Um,\r(2))＝0.707UmI＝eq\f(Im,\r(2))＝0.707Im

1.推断下列说法的正误.

(1)正弦式交变电流的正负两部分是对称的，所以有效值为零.(×)

(2)交变电流的有效值就是一个周期内的平均值.(×)

(3)一个正弦式交变电流的峰值同周期、频率一样是不变的，但有效值是随时间不断变更的.(×)

(4)沟通电路中，电压表、电流表的测量值都是有效值.(√)

2.图1是一个正弦式交变电流的图象，由图可知，电流的峰值Im＝________A，有效值I＝____A，周期T＝____s，频率f＝______Hz.

图1

答案eq\r(2)140.25

一、周期和频率

如图所示的交变电流完成一次周期性变更须要多长时间？在1s内完成多少次周期性变更？

答案完成一次周期性变更须要0.02s；在1s内完成50次周期性变更.

1.周期：交变电流完成一次周期性变更所需的时间.在交变电流的图象中，一个完整的正弦波形对应的时间为一个周期T.

2.频率：1s内完成周期性变更的次数.

3.周期和频率的关系：f＝eq\f(1,T)，如图2为我国照明电路的e－t图象，则该沟通电的周期T＝0.02s，频率f＝50Hz.

图2

4.说明：交变电流的周期和频率跟发电机转子的角速度ω或转速n有关.ω(n)越大，周期越短，频率越高，其关系为T＝eq\f(2π,ω)，ω＝eq\f(2π,T)＝2πf＝2πn.

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，线圈中产生的沟通电动势e随时间t变更的状况如图3所示.下列说法中正确的是()

图3

A.此交变电流的频率为0.2Hz

B.1s内电流方向变更10次

C.t＝0.1s时，线圈平面与磁场方向平行

D.1s内线圈转5圈

答案BD

解析由题图知T＝0.2s，故f＝eq\f(1,T)＝eq\f(1,0.2)Hz＝5Hz，即1s内完成5个周期，线圈转5圈，每转1圈电流方向变更2次，故A错误，B、D正确；在t＝0.1s时，e＝0，所以线圈平面与磁场方向垂直，故C错误.

二、峰值和有效值

某沟通电压的瞬时值表达式u＝6eq\r(2)sin100πt(V)，把标有“6V2W”的小灯泡接在此电源上会不会被烧坏？把标有6V的电容器接在此电源上会不会被击穿？

答案小灯泡不会被烧坏，沟通电压的瞬时值表达式u＝6eq\r(2)sin100πt(V)中6eq\r(2)V是峰值，其有效值为6V，而标有“6V2W”的小灯泡中的6V是有效值.电容器会被击穿.

1.有效值的计算

对于正弦式交变电流，先依据Em＝NBSω求出其峰值，然后依据E＝eq\f(Em,\r(2))求出其有效值.

2.峰值和有效值的应用

(1)峰值：电容器所能承受的电压应高于沟通电压的峰值，否则电容器可能被击穿.

(2)有效值：

①电气设备铭牌上标注的额定电压、额定电流.

②沟通电压表和沟通电流表的数值.

③保险丝的熔断电流.

例2将硬导线中间一段折成不封闭的半圆形，其半径为l.它在磁感应强度为B、方向如图4的匀强磁场中绕垂直磁场的轴匀速转动，转速为n，导线在a、b两处通过电刷与外电路连接，外电路有额定功率为P的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，灯泡的电阻应为()

图4

A.eq\f(B2π4l4n2,2P) B.eq\f(B2π2l4n2,2P)

C.eq\f(B2π4l4n2,P) D.eq\f(B2π2l4n2,P)

答案A

解析依据最大感应电动势Em＝NBSω可得，最大感应电