1、学案 2 描述交流电的物理量 学习目标定位 1.掌握交变电流的周期、频率、线圈转动角速度三者 之间的关系.2.能理解 电流的有效值是与热效应有关的量，而平均值只是简单意义的平均.3.掌握交变电流有效值 与峰值的关系，会进行有效值的计算 1线圈在某一段时间内从一个位置转动到另一个位置的过程中产生的平均电动势为 E . 2恒定电流产生电热的计算遵循焦耳定律，Q . 一、周期和频率 1周期：交变电流作一次 所需的时间，叫做它的周期，通常用 T 表示， 单位是 s. 2频率：交变电流在 1 s 内完成 ，叫做它的频率，通常用 f 表示， 单位是 Hz. 3周期和频率互为倒数，即 T 或 f . 1f
2、1T 4线圈转动的角速度 等于频率的 倍，即 . 二、峰值有效值 1峰值：Um 和 Im 分别表示了在一个周期内电压和电流所能达到的 2交变电压的峰值不能 (选填“超过”或“ 低于”)电容器、二极管等元器件所能承 受的电压，否则就有被击穿而损坏的危险 3有效值：交流电的有效值是根据电流的 来规定的，如果交流电与某一直 流电通过同一 ，在相同的时间内所产生的 相等，则这个直流 电的电流和电压值，就分别称为相应交流电的电流和电压的有效值 4正弦式交变电流的有效值 I、U 与峰值 Im、Um 的关系： I Im，U Um. 22 22 5人们通常说的家庭电路的电压是 220 V，指的是有效值使用交流
3、电表测出的数值是正 弦交流电的 值 一、周期和频率 问题设计 如图 1 所示，这 个交变电流的周期是多少？频率是多少？ 图 1 要点提炼 1交流电变化越快，则周期越 短 ，频率越 . 2角速度与周期的关系： . 2T 3转速(n )：线圈单位时间 (1 s 或 1 min)转过的 ，单位是 r/s 或 r/min. 角速度与转速的关系： (n 单位为 r/s)或 (n 单位为 r/min) n30 4我国电网中交变电流的周期是 s，频率是 Hz 二、峰值有效值 问题设计 1图 2 是通过一个 R1 的电阻的电流 i 随时间变化的曲线这个 电流不是恒定电流 (1)怎样计算 1 s 内电阻 R 中
4、产生的热量？ (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， 这个电流是多大？ 图 2 2某交流电压瞬时值表达式 u6 sin (100t) V，把标有“6 V,2 W”的小灯泡接在此电源上2 会不会被烧坏？把一个能承受的最大电压为 6 V 的电容器接在此电源上会不会被击穿？ 要点提炼 1峰值：也叫最大值，它是所有瞬时值中的最大值 (1)当 线圈平面跟磁感线平行时，交流电动势最大，Em (转轴垂直于磁感线) (2)电容器接在交流电路中，交变电压的最大值不能超过电容器的 值 2有效 值的应用 (1)计算与 电流热效应有关的量(如功率、热量) 要用 值
5、 (2)交流电表的测量值，电气设备标注的额定值，通常提到的交流电的数值指 值 3有效值的计算 (1)正弦式交变电流：根据 E 、U 、I 计算其有效值 Em2 Um2 Im2 (2)非正弦式交变电流：只能根据电流的 计算计算时要注意三同： “相同 ” 上、 “相同时间”内、产生“ 相同 ”计算时， “相同时间”一般取 4平均值的应用 计算通过导体某一截面的电荷量时， 只能用交变电流的平均值，即 q t tN ，I ER R 这是平均值应用最多的一处 一、对描述交变电流物理量的认识 例 1 一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图 3 所示，由图可知( ) 图 3 A该交流电的电压的有效值为 10
6、0 V B该交流电的频率为 25 Hz C该交流电压瞬时值的表达式为 u100sin 25t V D并联在该电压两端的电压表指针不停摆动 二、正弦式交变电流有效值的计算 例 2 一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图 4 甲所示已知发电 机线圈内阻为 5.0 ，外接一只电阻为 95.0 的灯泡，如图乙所示，则 ( ) 图 4 A电压表 的示数为 220 V B电路中的电流方向每秒钟改变 50 次 C灯泡实际 消耗的功率为 484 W D发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为 24.2 J 三、非正弦式交变电流有效值的计算 例 3 如图 5 所示是一交变电流随时间变化的图像，求此交变
7、电流的有效值 四、有效值、瞬时值、平均值的区别应用 例 4 在水平方向的匀强磁场中，有一正方形闭合线圈绕垂直磁感线的轴匀速转动，已知 线圈的匝数为 n100 匝，边长为 20 cm，电阻为 10 ，转动频率 f50 Hz，磁场的磁感应 强度为 0.5 T，求： (1)外力驱动线圈转动的功率 (2)转至线圈平面与中性面的夹角为 30时，线圈产生的感应电动势及感应电流的瞬时值大 小 (3)线圈由中性面转至与中性面成 30夹角的过程中，通过线圈横截面的电荷量 1(对描述交变电流物理量的认识) 如图 6 是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该 电压的 ( ) 图 6 A周期是 0.01 s B最大值是 220 V C有效值是 220 V D表达式为 u220sin (100t) V 2(正弦式交变电流有效值的计算) 一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动， 周期为 T.从中性面开始计时，当 t T 时，线圈中感应电动势的瞬时值为 2 V，则此交变 112 电流的有效值为( ) A2 V B2 V C. V D. V2 2 22 3.(非正弦式交变电流有效值的计算) 通过一阻值 R100 的电阻的交变电流如图 7 所示， 其周期为 1 s电阻两端电压的有效值为 ( ) 图 7 A12 V B4 V10 C15 V D8 V5
