3.2 描述交变电流的物理量导学单-（2019） 新人教版高中物理选择性必修二.rar

3.2 描述交变电流的物理量描述交变电流的物理量【学习目标学习目标】1知道交变电流的周期、频率的含义，知道我国生产和生活用电的周期（频率）的大小。2运用等效代替法计算某些交变电流的有效值。3会应用正弦式交变电流的有效值公式进行有关计算。4. 区分交变电流的峰值、瞬时值、有效值和平均值的物理意义，知道上述“四值”的应用范围。【开启新探索开启新探索】正弦式交变电流的大小和方向都随时间发生周期性变化，那么我们如何描述这种电流的变化特征呢？【质疑提升质疑提升 1】周期和频率周期和频率1. 交变电流的电流随时间做周期性的变化，那么什么是交变电流的周期、频率，周期和频率有怎样的物理意义？两者间又有怎样的关系？周期：线圈转动一周，电压、电流都发生周期性变化。我们把交变电流完成周期性变化所需的时间，叫作它的周期。通常用表示，单位是。频率：完成周期性变化的与所用之比叫作它的频率。数值上等于交变电流在内完成周期性变化的。频率通常用表示，单位是。交流电周期、频率，线圈角速度之间的关系？2.我们所用的市电：220V50Hz，则市电周期为，线圈转动的角速度为，转速为。【质疑提升质疑提升 2】正弦式交变电流的公式和图像，交变电流的峰值正弦式交变电流的公式和图像，交变电流的峰值1.为精确、详细描述交变电流随时间的变化情况，可以采用公式和图像两种方式，并且两种方式可以相互转化。如图所示为小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系。则由图像可知交变电流的电动势随时间变化关系为。2.上述函数关系可以求出任一时刻的电动势，所以我们将 e 称为值。3.瞬时电流通常用符号表示，瞬时电压通常用符号表示。4.上述图像和函数关系还可以看出交变电流存在着峰值。那么什么是交变电流的峰值？峰值在生产生活中有怎样的应用？（1）交变电流的峰值：交变电流在变化过程中的值，称交变电流的峰值。（2）交变电流的峰值表示交变电流的电流或电压的。（3）电流的峰值通常用符号表示，电压的峰值通常用符号表示，电动势的峰值通常用符号表示。（4）电容器所能承受的电压要交流电压的峰值，否则电容器可能被击穿。 （选填“高于” 、 “低于” ）【质疑提升质疑提升 3】交变电流的有效值、正弦式交变电流的有效值交变电流的有效值、正弦式交变电流的有效值1.如图所示的交变电流通过一个 R=1 的电阻。（1）你是否能计算通电 1s 内电阻 R 中产生的热量?（2） 如果大小、方向都不变的恒定电流 I 通过电阻R，也能在1s内产生同样的热，这个电流 I 是多大? 2.通过上面的计算，我们可以发现，交变电流 i 在一个周期内，通过某一电阻产生的电热，与恒定电流 I 在同样时间、通过同一电阻产生的电热相同。我们把恒定电流 I 作为交变电流的有效值。体会一下什么是交变电流的有效值？3.这里的“有效”有怎样的物理意义？4.试计算如图所示电流、电压的有效值（电压的有效值通常用表示，电流的有效值通常用表示。 ） 。 V5685.阅读课本，说明：正弦式交流电的有效值I、U与峰值Im、Um之间有着怎样的关系？6.有效值在生产生活中有大量的应用，理解下列情景所描述的是瞬时值、最大值、有效值？（1）我们通常所说的220V电压是指；（2）某交流用电器铭牌上所标的额定电压、额定电流：36V 10A，一般是指；（3）一般交流电表测量的数值是指；（4）以后提到交变电流的数值，凡没有特别说明的，都是指。7.除瞬时值、最大值、有效值外，有时还涉及平均值，平均电动势一般用求解。在求解时要用平均值。tt2t4Em0t1t3e【学以致用学以致用】1一矩形线圈，绕垂直匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势 e随时间 t 的变化如图所示，下列说法中正确的是（ ）At1时刻通过线圈的磁通量为零Bt2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大Ct3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D每当 e 改变方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大2. 一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度 绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈的匝数 n100，穿过线圈的磁通量 随时间 t 的变化关系如图所示，发电机线圈的电阻 r5，外电路电阻 R95，求：（1）串联在外电路中的交流电流表的读数；（2）电阻 R 的热功率。 190WA2【核心素养提升核心素养提升】1 如图所示，是一个匝数 n10 匝的线圈在匀强磁场中沿垂直于磁场方向的固定轴转动时，通过线圈平面的磁通量随时间变化的图象。关于线圈中的感应电动势，以下说法正确的是()A在 t10.1 s 时，线圈中的感应电动势最大B在 t20.2 s 时，线圈中的感应电动势最大C在 t30.2 s 时，线圈中的感应电动势改变方向D在 t40.3s 时，线圈垂直于中性面2 将阻值为 5 的电阻接到内阻不计的交流电源上，电源电动势随时间变化的规律如图所示，下列说法正确的是()A电路中交变电流的频率为 0.25HzB通过电阻的电流为 1AC电阻消耗的电功率为 2.5WD用交流电压表测得电阻两端的电压是 5V3 以下说法正确的是( )A发电机、电动机铭牌上所标数值为交流电的有效值B电容器的击穿电压为所加交变电压的有效值C交流电压表所测数值为交流电的瞬时值D保险丝的数值为交流电的最大值4 一正弦交流电源的 ut 图象如图甲所示，将它接在图乙所示电路的 e、f 两端，若电阻的阻值为 110 ，电源的内阻不计，交流电压表是量程为 250 V 的理想电表，则下列说法中正确的是()A通过电阻的电流方向 1 秒钟改变 50 次B交流电压表示数为 220 VC产生该交流电的线圈在磁场中匀速转动的角速度为 50 rad/sD在 1 分钟内电阻 R 上产生的热量为 5.2810 4 J5. 如图表示一交流电随时间变化的图像，求此交流电的有效值。A30326. 通过某交流电流表的电流 i 随时间 t 变化的关系如图所示，该电流表的示数是多少？5A7如图所示是一交流发电机的原理示意图，在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，有一匝数为 N，面积为 S 的矩形线圈，以角速度 c 绕 OO轴做匀速转动，这个线圈产生的交流电动势的最大值是_，有效值是_，线圈从图中位置转过 90的过程中，电动势的平均值是_NBS NBS NBS 2228. 一个电容器，当它的两个极板间的电压超过 10 V 时，其间的电介质就可能被破坏而不再绝缘，这个现象叫作电介质的击穿，这个击穿电压叫作这个电容器的耐压值。能否把这个电容器接在正弦式交流电压是 9 V 的电路两端？为什么？ 不可。9. 一个灯泡，上面写着“220 V 40 W”。 当它接在正弦式交流电源上正常工作时，通过灯丝电流的峰值是多少？ A112210. 如图是一个正弦式交变电流的波形图。根据 i-t 图像求出它的周期、频率、电流的峰值、电流的有效值。 0.2s 5Hz 10A A2511. 有一个电热器，工作时的电阻为 50 ，接在电压 u 为 Um sin t 的交流电源上，其中Um 为 311 V， 为 100 s-1 。该电热器消耗的功率是多大？ 968W12. 有 A、B、C 三条导线，它们与大地之间的电压随时间变化的规律如图所示。这三个电压中，它们的峰值有什么关系？它们的周期有什么关系？EmA=EmBEmCTC=TBTA13 如图所示，线圈 abcd 的面积是 0.05m2，共 100 匝，线圈电阻为 1，外接电阻R9，匀强磁场的磁感应强度为 BT，当线圈以 300r/min 的转速匀速旋转时，1求：(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式(2)线圈转过s 时电动势的瞬时值为多大？130(3)电路中电压表和电流表的示数各是多少？ e=50sin10tV e=25V 3V2245A2253.2 描述交变电流的物理量描述交变电流的物理量【学习目标学习目标】1知道交变电流的周期、频率的含义，知道我国生产和生活用电的周期（频率）的大小。2运用等效代替法计算某些交变电流的有效值。3会应用正弦式交变电流的有效值公式进行有关计算。4. 区分交变电流的峰值、瞬时值、有效值和平均值的物理意义，知道上述“四值”的应用范围。【开启新探索开启新探索】正弦式交变电流的大小和方向都随时间发生周期性变化，那么我们如何描述这种电流的变化特征呢？【质疑提升质疑提升 1】周期和频率周期和频率1. 交变电流的电流随时间做周期性的变化，那么什么是交变电流的周期、频率，周期和频率有怎样的物理意义？两者间又有怎样的关系？周期：线圈转动一周，电压、电流都发生周期性变化。我们把交变电流完成周期性变化所需的时间，叫作它的周期。通常用表示，单位是。频率：完成周期性变化的与所用之比叫作它的频率。数值上等于交变电流在内完成周期性变化的。频率通常用表示，单位是。交流电周期、频率，线圈角速度之间的关系？2.我们所用的市电：220V50Hz，则市电周期为，线圈转动的角速度为，转速为。【质疑提升质疑提升 2】正弦式交变电流的公式和图像，交变电流的峰值正弦式交变电流的公式和图像，交变电流的峰值1.为精确、详细描述交变电流随时间的变化情况，可以采用公式和图像两种方式，并且两种方式可以相互转化。如图所示为小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系。则由图像可知交变电流的电动势随时间变化关系为。2.上述函数关系可以求出任一时刻的电动势，所以我们将 e 称为值。3.瞬时电流通常用符号表示，瞬时电压通常用符号表示。4.上述图像和函数关系还可以看出交变电流存在着峰值。那么什么是交变电流的峰值？峰值在生产生活中有怎样的应用？（1）交变电流的峰值：交变电流在变化过程中的值，称交变电流的峰值。（2）交变电流的峰值表示交变电流的电流或电压的。（3）电流的峰值通常用符号表示，电压的峰值通常用符号表示，电动势的峰值通常用符号表示。（4）电容器所能承受的电压要交流电压的峰值，否则电容器可能被击穿。 （选填“高于” 、 “低于” ）【质疑提升质疑提升 3】交变电流的有效值、正弦式交变电流的有效值交变电流的有效值、正弦式交变电流的有效值1.如图所示的交变电流通过一个 R=1 的电阻。（1）你是否能计算通电 1s 内电阻 R 中产生的热量?（2） 如果大小、方向都不变的恒定电流 I 通过电阻R，也能在1s内产生同样的热，这个电流 I 是多大? 2.通过上面的计算，我们可以发现，交变电流 i 在一个周期内，通过某一电阻产生的电热，与恒定电流 I 在同样时间、通过同一电阻产生的电热相同。我们把恒定电流 I 作为交变电流的有效值。体会一下什么是交变电流的有效值？3.这里的“有效”有怎样的物理意义？4.试计算如图所示电流、电压的有效值（电压的有效值通常用表示，电流的有效值通常用表示。 ） 。 5.阅读课本，说明：正弦式交流电的有效值I、U与峰值Im、Um之间有着怎样的关系？6.有效值在生产生活中有大量的应用，理解下列情景所描述的是瞬时值、最大值、有效值？（1）我们通常所说的220V电压是指；（2）某交流用电器铭牌上所标的额定电压、额定电流：36V 10A，一般是指；（3）一般交流电表测量的数值是指；（4）以后提到交变电流的数值，凡没有特别说明的，都是指。7.除瞬时值、最大值、有效值外，有时还涉及平均值，平均电动势一般用求解。在求解时要用平均值。【学以致用学以致用】tt2t4Em0t1t3e1一矩形线圈，绕垂直匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势 e随时间 t 的变化如图所示，下列说法中正确的是（ ）At1时刻通过线圈的磁通量为零Bt2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大Ct3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D每当 e 改变方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大2. 一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度 绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈的匝数 n100，穿过线圈的磁通量 随时间 t 的变化关系如图所示，发电机线圈的电阻 r5，外电路电阻 R95，求：（1）串联在外电路中的交流电流表的读数；（2）电阻 R 的热功率。【核心素养提升核心素养提升】1 如图所示，是一个匝数 n10 匝的线圈在匀强磁场中沿垂直于磁场方向的固定轴转动时，通过线圈平面的磁通量随时间变化的图象。关于线圈中的感应电动势，以下说法正确的是()A在 t10.1 s 时，线圈中的感应电动势最大B在 t20.2 s 时，线圈中的感应电动势最大C在 t30.2 s 时，线圈中的感应电动势改变方向D在 t40.3s 时，线圈垂直于中性面2 将阻值为 5 的电阻接到内阻不计的交流电源上，电源电动势随时间变化的规律如图所示，下列说法正确的是()A电路中交变电流的频率为 0.25HzB通过电阻的电流为 1AC电阻消耗的电功率为 2.5WD用交流电压表测得电阻两端的电压是 5V3 以下说法正确的是( )A发电机、电动机铭牌上所标数值为交流电的有效值B电容器的击穿电压为所加交变电压的有效值C交流电压表所测数值为交流电的瞬时值D保险丝的数值为交流电的最大值4 一正弦交流电源的 ut 图象如图甲所示，将它接在图乙所示电路的 e、f 两端，若电阻的阻值为 110 ，电源的内阻不计，交流电压表是量程为 250 V 的理想电表，则下列说法中正确的是()A通过电阻的电流方向 1 秒钟改变 50 次B交流电压表示数为 220 VC产生该交流电的线圈在磁场中匀速转动的角速度为 50 rad/sD在 1 分钟内电阻 R 上产生的热量为 5.2810 4 J5. 如图表示一交流电随时间变化的图像，求此交流电的有效值。6. 通过某交流电流表的电流 i 随时间 t 变化的关系如图所示，该电流表的示数是多少？7如图所示是一交流发电机的原理示意图，在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，有一匝数为 N，面积为 S 的矩形线圈，以角速度 绕 OO轴做匀速转动，这个线圈产生的交流电动势的最大值是_，有效值是_，线圈从图中位置转过 90的过程中，电动势的平均值是_8. 一个电容器，当它的两个极板间的电压超过 10 V 时，其间的电介质就可能被破坏而不再绝缘，这个现象叫作电介质的击穿，这个击穿电压叫作这个电容器的耐压值。能否把这个电容器接在正弦式交流电压是 9 V 的电路两端？为什么？ 9. 一个灯泡，上面写着“220 V 40 W”。 当它接在正弦式交流电源上正常工作时，通过灯丝电流的峰值是多少？ 10. 如图是一个正弦式交变电流的波形图。根据 i-t 图像求出它的周期、频率、电流的峰值、电流的有效值。11. 有一个电热器，工作时的电阻为 50 ，接在电压 u 为 Um sin t 的交流电源上，其中Um 为 311 V， 为 100 s-1 。该电热器消耗的功率是多大？ 12. 有 A、B、C 三条导线，它们与大地之间的电压随时间变化的规律如图所示。这三个电压中，它们的峰值有什么关系？它们的周期有什么关系？13 如图所示，线圈 abcd 的面积是 0.05m2，共 100 匝，线圈电阻为 1，外接电阻R9，匀强磁场的磁感应强度为 BT，当线圈以 300r/min 的转速匀速旋转时，1求：(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式(2)线圈转过s 时电动势的瞬时值为多大？130(3)电路中电压表和电流表的示数各是多少？