描述交流电的物理量

滨城一中 高二 、物理导学案 人教版选修3-2 No:5.2 编撰人：柴秀芹 审定人：毛以华 姓名： 班级： 组号：
第五章第二节
第二节 描述交流电的物理量
【学习目标】
1.理解什么是交变电流的最大值、瞬时值、平均值和有效值，知道它们之间的关系.
2.理解交变电流的周期、频率以及它们之间的关系.知道我国生产和生活用电的周期（频率）的大小.
3．会用等效的方法计算交变电流的有效值，在自主学习过程中让学生体会研究物理问题的一个重要思想——等效思想的应用。

4．联系日常生活中的交变电流知识，培养学生将物理知识应用于生活和生产实际的意识，鼓励学生勇于探究与日常生活有关的物理学问题。

【教学重点难点】
周期、频率的概念；有效值的概念和计算。

预 习 案
使用说明及学法指导
1.先通读教材P 38-P 40理解并熟记交变电流四个值。

完成教材助读，再读教材或查阅资料，解决问题，检测效果。

2.独立完成限时15分钟。

Ⅰ知识准备
1、正弦交流电的表达式及图像 Ⅱ、教材助读 1.周期和频率
⑴周期：交变电流完成 所需的时间，通常用 表示，单位是 。

角速度与周期的关系为 。

⑵频率：交变电流在 内完成周期性变化的次数，通常用频率表示，单位
是 。

角速度与频率之间关系是 。

⑶周期和频率的关系： 。

（4）我国工农业及生活用电的周期为0.02s ，频率为50Hz ，电流方向每秒改变 次． 2．峰值（最大值）和有效值
⑴峰值：交变电流在一个周期内电流或电压所能达到的 。

★①最大值在实际中有一定的指导意义，所有使用交流的用电器，其最大耐压值应大于其使用的交流电压的最大值，电容器的击穿电压上是电容器两极间所允许电压的最大值．
★②线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速旋转时，电动势的最大值E m = ．
⑵有效值：根据电流的 来规定。

让交变电流和恒定电流通过相同的 ，如果它们在一个周期内产生 ，则这个恒定电流I 、电压U 叫做这个交流电流的有效值。

人们常说的家庭电路的电压是220V 指的是它的 。

⑶正弦交变电流的有效值和峰值之间的关系：I = ，U = 。

注意：任何交变电流都有有效值，但上述关系只限于正弦交变电流，对其他形式的交变电流并不适用．
3、最大值、有效值、平均值,瞬时值的应用
①求电功、平均电功率以及确定保险丝的熔断电流等物理量时，要用 值计算，
②求一段时间内通过导体横截面的电量时要用 值，t I q ==R E
t=
③在考虑电容器的耐压值时，则应根据交流电的 值 ④在考虑线框所受安培力时，则应要用交流电的 值 【预习自测】
1．由交变电动势的瞬时表达式t e π4sin 210⋅=V 可知（ ） A ．此交流的频率是Hz 4π． B ．此交流的周期是0.5s ．
C ．此交流电动势的有效值10V ．
D ．t=0.5 s 时，该交流电动势达最大值． 2．有一交变电流如下图所示，则由此图象可知( )
A ．它的周期是0.8 s
B ．它的峰值是4 A
C ．它的有效值是2 2 A
D ．它的频率是0.8 Hz
我的疑惑：
【探究案】
探究点一：周期和频率
问题1.交变电流为什么要选周期性来描述呢？用什么来描述周期性变化的快慢呢？它们关系如何？各自单位是什么？
问题2. 描述交变电流变化快慢的物理量除周期，频率外，还有什么物理量？那它们间又有什么关系呢
探究点二：交变电流的“四值”
问题1.什么是交变电流的瞬时值？交变电流不同时刻，瞬时值不同，但我们用什么来表示交变电流平均的效果呢？
齐贤 集成 求索 创新 百川东到海,何时复西归？少壮不努力,老大徒伤悲。

问题2.如何定义交变电流的电流有效值呢？正弦式交变电流的有效值与最大值间有什么关系呢？
问题3.如果电流不是正余弦变化的，必须根据什么来求解有效值呢？交变电流有效值是表示交变电流产生的热效应的平均效果，就是平均值吗？
问题4.交变电流“四值”对比表格
针对训练(思考与讨论). 如图所示的电流通过一个R=1Ω的电阻，它不是恒定电流。

(a) 怎样计算通电1s 内电阻R 中产生的热量?
（b ）如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过电阻R ，也能在1s 内产生同样的热，这个电流是多大?
我的收获
当堂检测
1.在实际应用中，交流电器铭牌上标明的额定电压或额定电流都是指 ，交流电流表和交流电压表指示的电流、电压也是 值，解题中，若题示不加特别说明，提到的电流、电压、电动势时，都是指 值。

2．某用电器两端允许加的最大直流电压是100 V ，能否把它接在交流电压100 V 的电路里？为什么？
3．照明用交流电压是200 V ，动力提供线路的电压是380 V ，它们的有效值、最大值各是多少？若用电压表测，测得值各是多大？
4.我国生活用电的规律表达式为：)100(2220t Sin u π= V
（1）试说说其电压的峰值、有效值、周期、频率 （2）一秒内电压方向改变几次、出现几次峰值 （3）画出一个周期内的电压图像
5. 交流发电机矩形线圈边长ab =cd =0.4 m ，bc=ad =0.2 m ，共50匝，线圈电阻r=1 Ω，线圈在B=0.2 T 的匀强磁场中，绕垂直磁场方向的轴OO ′以100πr/s 转速匀速转动，外接电阻9 Ω，如图所示.求：
（1）电压表读数
（2）电阻R 上电功率
6.如图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 ．此时穿过线圈平面磁通量的变化率为______V ．此
时线圈平面与中性面的夹角为________ ．
7.如图所示，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π100
r/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？
滨城一中 高二 、物理导学案 人教版选修3-2 No:5.2 编撰人：柴秀芹 审定人：毛以华 姓名： 班级： 组号：
第五章第二节
训练案
1、关于正弦交流电的有效值，正确的说法是 A ．给定的交流电数值，在没有特别说明的情况下，都是指有效值
B ．保险丝的熔断电流指交流电的有效值
C ．交流用电器设备铭牌所标的额定电压、额定电流都是有效值．
D ．电容器的击穿电压指交流电的有效值
2、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 ．0.25P
B ．0.5P
C ．P
D ．2P
3、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 ．20V
B ．7.1V
C ．10V
D ．14V
4、如图5-2-1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 V
B ．U 2=6 V
C ．U 1=6 V
D ．U 2≥62V
5、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。

合上开关后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5-2-2所示。

A ．通过R 1的电流的有效值是1.2A
B ．R 1两端的电压有效值是6V
C ．通过R 2的电流的有效值是
D ．R 2两端的电压有效值是V 6．在图所示电路中，A 是熔断电流I0＝2 A 的保险丝，R 是可变电阻，S 是交流电源．交流电源的内电阻不计，其电动势随时间变化的规律是e ＝220 2sin 314t V ．为了不使保险丝熔断，可变电阻的阻值应该大于( )
A ．110 2 Ω
B ．110 Ω
C ．220 Ω
D ．220 2 Ω
7．标有“250 V 0.5 μF”字样的电容器能接入下面哪个电路中使用( )
A ．220sin 100πt V
B ．220 V 照明电路中
C ．380sin 100πt V
D ．380 V 动力电路中 8、一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动， 从线圈经过中性面算起,再转动30°时， 产生的电动
势的瞬时值为210V ， 则该线圈产生的感应电动势的有效值是_____ 。

9、两个相同电阻分别通以图5-2-3所示两种电流，在一个周期内产生的热量QA
∶QB=
10、如图
5-2-4所示，为一交变电流随时间变化的关系图线，试求其交变电流的有效值。