描述交变电流的物理量

5.1 5.2交变电流的物理量一、周期和频率：二、峰值和有效值：1、峰值：2、有效值：3、有效值与峰值的关系：4、下列几种情况都要用交流电的有效值(1) 交流用电设备上所标的额定电压和额定电流是有效值；(2) 交流电压表和交流电流表的示数是有效值；(3) 交变电流的数值在无特别说明时都是有效值（如照明电压220V 和动力用电380V ）。

(4) 计算交流电通过导体产生的热量、热功率及保险丝的熔断电流时为有效值；5、有效值与平均值的区别：在计算交变电流通过导体产生热量、热功率时只能用交变电流的有效值，不能用平均值； 在计算通过导体的电荷量时，只能用交变电流的平均值，而不能用有效值。

【典型例题】【例1】 如图5-2-5所示为照明用交流电压e 与时间t 的关系图象．电压的最大值为 ______V ．有效值为_______V .电压变化周期为____s ．频率为_____Hz 角速度为_____rad/s ．瞬时值表达式____________V ． t =s 3001时刻电压瞬时值为______V ．此时线圈平面与中性面的夹角为________ ．【例2】一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图5-2-4所示，则A ．该交流电的电压瞬时值的表达式为u ＝100sin(25t)VB ．该交流电的频率为25 HzC ．该交流电的电压的有效值为D ．若将该交流电压加在阻值R ＝100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率时50 W【例3】如图5-2-3所示，交流发电机矩形线圈的边长 ab =cd =40cm ，bc =ad =20cm ，共50匝，线圈电阻r =1 Ω。

线圈在B =0.2T 的匀强磁场中，绕垂直磁场方向的轴OO ’以 100r/s 的转速匀速转动，外接电阻R =9Ω。

求：（1）电压表读数；（2）电阻R 上的电功率（3）从图示位置转过900时，通过R 的电量多少？一、选择题1、一个电阻接在10V 的直流电源上，它的发热功率是P ，当接到电压为u =10sin ωt V 的交流电源上，它的发热功率是A ．0.25PB ．0.5PC ．PD ．2P2、一电热器接在10V 的直流电源上产生一定的热功率，把它改接在交流电源上要使产生的热功率是原来的两倍，则交流电压的最大值应是A ．20VB ．7.1VC ．10VD ．14V3、如图5-2-7所示，交变电流电源的电压是6 V ，它跟电阻R 1、R 2及电容C 、电压表一起连成如图电路.忽略电源内阻，为保证电容器不击穿，电容器耐压值U 2和电压表示数U 1分别为A ．U 1=62 VB ．U 2=6 VC ．U 1=6 VD ．U 2≥62V 4、电阻R 1、R 2交流电源按照图所示方式连接，R 1=10Ω，R 2=20Ω。

5.2 描述交变电流的物理量一、教学目标：１、知道交变电流的周期、频率的含义，以及它们相互间的关系。

知道我国生产、生活所使用的交流电的周期和频率。

２、知道交变电流的峰值和有效值的意义，会计算某些交流电的有效值。

３、会应用正弦式交流电的有效值进行有关的计算。

二、复习引入：正弦式交流电是如何产生的，它的瞬时值表达式是怎么样的？所对应的图像又是怎么样的？三、自主学习：问题１：在上一节的学习中我们看见交流电的变化是有规律的，请你定义一下交流电的周期与频率，它们之间的关系是如何的？问题２：一个周期内，电流的方向发生几次变化，几次达到最大值？问题３：观察交流电的瞬时值表达式，如何找出交流电的最大值，如何计算交流电的平均值？问题４：什么叫做交流电的有效值?如何计算有效值？四、跟踪练习：1．某交变电压随时间的变化规律如图3所示，则此交变电流的频率为________Hz .线圈转动的角速度是________rad /s .若将此电压加在10 μF 的电容器上，则电容器的耐压值不应小于________V .图32．我国照明电压的瞬时值表达式为e ＝2202sin 100πt V ，它的周期是________，频率是________，在1 s 内电流的方向改变________次，电压最大值为________． 知识点二 交变电流的峰值和有效值3．关于交变电流的感应电动势的有效值U 和最大值U m ，下列说法中正确的是( )A ．任何形式的交变电流都具有U ＝U m /2的关系B ．只有正(余)弦交变电流才具有U ＝Um 2的关系 C ．照明电压220 V 、动力电压380 V 指的都是最大值D ．交流电压表和交流电流表测的都是最大值4．电阻R 1、R 2与交流电源按照图4(a )方式连接，R 1＝10 Ω，R 2＝20 Ω.合上开关S 后，通过电阻R 2的正弦交变电流i 随时间t 变化的情况如图(b )所示．则( )A ．通过R 1的电流有效值是1.2 AB ．R 1两端的电压有效值是6 VC ．通过R 2的电流最大值是1.2 2 AD ．R 2两端的电压最大值是6 2 V【方法技巧练】 图4一、有效值的计算方法5．如图5所示为一交变电流的图象，则该交变电流的有效值为多大？图56．某一交流电的电压波形如图6所示，求这一交流电的电压有效值U.图6二、瞬时值、最大值、有效值与平均值应用的技巧7．如图7所示，矩形线圈的匝数为n，线圈面积为S，线圈电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R，在线圈由图示位置转过90°的过程中，求：(1)通过电阻R的电荷量q.(2)电阻R上产生的焦耳热Q.图7 8．在水平方向的匀强磁场中，有一正方形闭合线圈绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动，已知线圈的匝数为n＝100匝，边长为20 cm，电阻为10 Ω，转动频率f＝50 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．。

《描述交变电流的物理量》说课稿教材分析：本节介绍描述交变电流的多个物理量，是本章的概念基础，对理解交变电流起着至关重要的作用。

重点：表征交变电流的几个物理量，特别是“有效值”。

难点：有效值的理解和计算。

教学目标1、知识目标：①理解交变电流的周期频率及它们之间的关系。

②理解交变电流最大值有效值的含义，并能利用有效值的定义进行相关的计算。

2、能力目标：培养学生观察、分析、总结以及用数学工具解决物理问题的能力。

3、情感目标：引导学生发现物理与生活的联系，激发学生的学习热情。

学情分析：通过第一节的学习，学生已掌握交变电流的产生及变化规律，对交变电流的表达式和图像也有了初步的认识，在此基础上，这一节我们将对交变电流进行进一步的探讨。

教学方法：实验演示法和理论推导法相结合。

教具：学生电源、二极管、灯泡（6V，0.3A）、电容器(6V，500 F)、手摇发电机教学过程：知识回顾：在学案上以提问的形式复习上一节所学的交变电流的变化规律，以正弦式交流电为例分别用公式和图像两种方法进行描述。

（本节与上节内容有密切的联系，是上节内容的延续，设计本环节为接下来的学习提供了知识铺垫。

并指出用公式及图像描述交变电流还远远不够，为更详细全面的了解交流电，我们还需要其他更多的物理量，从而引入新课。

）新课教学：一、周期与频率周期和频率不是本节的难点，概念的理解上也不存在难度，所以在学案上设计以下问题：①什么叫交流电的周期，频率？②它们之间有什么关系？③以正弦式交流电为例，如何从公式和图像中得到周期频率？④周期和频率的物理含义？这几个问题学生通过教材自主学习，在此不过多强调。

为了使学生更好的领会交变电流的变化快慢，在此设计一个小实验：手摇起电机、二极管、灯泡连成回路进行演示，观察手摇的快慢与灯泡闪亮的快慢，体会周期、频率的物理含义。

（通过演示实验，直观形象地帮助学生理解，同时激发他们的兴趣。

）二、最大值与有效值1，最大值的概念、物理意义及其求解方法同样由学生自主学习。

描述交变电流有哪些物理量
交变电流（AC，Alternating Current）是电流的一种形式，其方向和大小随时间变化。

描述交变电流涉及到一些基本的物理量，下面是其中一些重要的物理量：
1. 电流（I）：
•方向：随时间变化。

•大小：随时间变化，通常用有效值（RMS值）表示。

2. 电压（V）：
•方向：随时间变化，与电流的变化同步。

•大小：随时间变化，通常用有效值（RMS值）表示。

3. 频率（f）：
•定义：交变电流周期内的完整振荡次数。

•单位：赫兹（Hz）。

4. 振幅（A）：
•定义：电流或电压的最大值。

•单位：安培（A）或伏特（V）。

5. 相位（Φ）：
•定义：描述电流和电压波形之间的时间关系。

•单位：弧度（rad）或角度（通常以度表示）。

6. 有效值（RMS值）：
•定义：交变电流或电压的有效数值，相当于直流电流或电压产生相同的功率效果。

•计算：对交变电流或电压波形进行均方根计算。

7. 周期（T）：
•定义：一个完整的交变电流或电压波形经过的时间。

•关系：周期与频率之间有倒数关系，即T=f1。

这些物理量描述了交变电流的基本特征，包括电流和电压的变化规律、频率、振幅、相位关系等。

这些参数对于分析交变电路中的电流和电压行为非常重要。

《描述交变电流的物理量》讲义一、交变电流的产生在我们的日常生活和工业生产中，交变电流扮演着至关重要的角色。

那么，什么是交变电流呢？简单来说，交变电流是大小和方向都随时间做周期性变化的电流。

它通常由交流发电机产生。

交流发电机的基本原理是电磁感应，通过线圈在磁场中旋转，使得穿过线圈的磁通量发生周期性变化，从而在线圈中产生交变电流。

二、描述交变电流的物理量1、峰值（最大值）峰值是交变电流在一个周期内所能达到的最大数值。

用符号 Im 表示电流的峰值，Um 表示电压的峰值。

例如，我们家庭电路中的电压为 220V，这里所说的 220V 其实是有效值，其峰值约为 311V。

峰值可以反映交变电流变化的幅度大小，但它不能直接用来描述交变电流在电路中产生的效果。

2、有效值有效值是根据电流的热效应来定义的。

让交变电流和直流电流通过相同阻值的电阻，如果在相同的时间内产生的热量相等，那么就把这个直流电流的数值叫做该交变电流的有效值。

对于正弦式交变电流，其有效值与峰值之间存在着固定的关系。

电流的有效值 I 等于峰值 Im 除以根号 2；电压的有效值 U 等于峰值 Um 除以根号 2。

在实际应用中，我们通常所说的交流电压、电流的数值都是指有效值。

比如，我们说的照明电路电压 220V，就是指其有效值。

3、周期和频率周期是交变电流完成一次周期性变化所需的时间，用 T 表示，单位是秒（s）。

频率则是交变电流在 1 秒钟内完成周期性变化的次数，用 f 表示，单位是赫兹（Hz）。

周期和频率互为倒数，即 f ＝ 1/T 。

我国电网中交变电流的频率是 50Hz，其周期为 002s 。

这两个物理量反映了交变电流变化的快慢。

三、交变电流的图像交变电流的变化情况可以用图像直观地表示出来。

对于正弦式交变电流，其电流（或电压）随时间的变化图像是一条正弦曲线。

通过图像，我们可以清晰地看出交变电流的峰值、周期等信息，还能了解电流（或电压）在不同时刻的大小和方向。