物理人教版 (新课标)选修3-2第五章 交变电流1 交变电流学案设计

这是一份物理人教版 (新课标)选修3-2第五章 交变电流1 交变电流学案设计，共3页。学案主要包含了学习重难点，自主学习，疑难辨析，例题解析等内容，欢迎下载使用。

【学习重难点】
1、重点：有效值和最大值 2、难点：有关计算有效值的问题
【自主学习】
复习
1．正弦式电流的瞬时值表达式为________，峰值Em＝________．
2．焦耳定律的表达式为________．
一、最大值
1．定义：交变电流在一个周期内所能达到的 称为最大值或峰值，用符号Um、Im表示．
2．最大值所处位置：当线圈平面与磁感线 时，交流电动势或电流处于最大值．
3．大小：Em＝ ，Im＝，Um＝ ．
说明：电容器上所标明的电压为电压的 值，超过该值，电容器可能被击穿．
二、有效值
1．定义：交流的有效值是根据电流的 来规定的，让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值．电压有效值的符号用U表示，电流有效值符号用I表示，电动势有效值符号用E表示．
2．正弦交变电流有效值和最大值之间关系是：
E＝ U＝ I＝
说明：（1）在交变电路中交流电流表、交流电压表的示数为交流的 值．
（2）用电器的额定电压、额定电流均指交流的有效值，即交流功率计算：P＝U·I中的I、U为 值．
（3）用电器铭牌上标的值为 值．
（4）叙述中没有特别加以说明的交流的值为 值．
注意：正弦交变电流的有效值和最大值之间的关系仅适用于正弦交变电流或余弦式电流．对非正余弦交变电流的有效值应按定义计算．
三、平均值
定义：交流的平均值是交流图象中波形与横轴（t轴）所围成面积跟时间的比值，其数值可以用 计算．对正弦交变电流在一个周期内的平均值为 ．
说明：在计算交流通过导体产生的热量和电动率以及确定保险丝的熔断电流时，只能用交流的 值．计算通过导体的 时，只能用交流的 值，在考虑电容器的耐压值时，则应根据交流的 值．
四、周期和频率
定义：周期（T）是指交变电流完成一次 变化所需的时间，单位是秒．
周期越大，交变电流变化越 ，在一个周期内交变电流的方向变化 次．
频率（f）是交变电流在1 s内完成周期性变化的次数，单位是赫兹，符号是Hz．频率越大交变电流变化越 f＝
说明：（1）我国用正弦交变电流的周期是 s，频率是 Hz，在每秒钟内电流方向变化 次．
（2）正弦式电流的周期和频率的决定因素是发电机转子转动的角速度ω．
T＝，f＝＝
【疑难辨析】
1.最大值
（1）交流电在一个周期内所能达到的最大数值称为最大值.如Em、Um、Im分别表示交流的电动势及电压的高低和电流的强弱.
（2）它反映了瞬时值大小的变化范围.交变电流在某一时刻的值称瞬时值，如e、u、i等，反映了交变电流在不同时刻的大小和方向.在不同时刻，瞬时值的大小和方向一般不同，计算交流电路中与交变电流在某一时刻有关的问题用瞬时值.对正弦式电流，当线圈平面与磁感线平行时，电动势有最大值Em=NBSω，瞬时值与最大值的关系为：－Em≤e≤Em.
（3）最大值在实际中有重要意义.如把电容器（还有晶体二极管）接入交流电路中，就需要知道交流电压的最大值.因为所用电容器（或晶体二极管等）所能承受的电压（称耐压值）必须要高于交流电压的最大值，否则电容器（或晶体二极管等）就可能被击穿（变为一段导体）.
2.有效值
（1）定义：让交变电流和直流电流通过同样阻值的电阻，如果在相同时间里，它们产生的热量相等，这一交变电流的电流（或电压）的有效值就跟这个直流电的电流（或电压）相等.
（2）正弦式电流的有效值和最大值的关系
I==0.707Im u==0.707Um.
提醒：①不是正弦或余弦规律变化的无此关系.
②各种使用交变电流的电器设备上所标的额定电压和额定电流的数值，一般交流电流表和交流电压表测量的数值，均指有效值.
③对于交变电流的数值，凡无特别说明的，均指有效值.
（3）有效值和平均值的区别
①交流的有效值是根据热效应规定的；交流的平均值是交流图象中波形对横轴（t轴）所围的面积跟时间的比值，有时也可用=n·ΔΦ/Δt求解.
②在计算交流电通过导体产生的热量、热功率时，只能用交流的有效值，而不能用平均值；在计算通过导体的电荷量时，只能用交流的平均值，而不能用有效值.
【例题解析】
［例1］如图所示为一交变电流的电流随时间变化的图象，此交变电流的有效值为
A．5 AB．5 AC．3.5 AD．3.5 A
解题方法：有效值计算
交变电流的有效值是根据电流的热效应来计算的，其常用计算式为Q交＝Q直．高中阶段要求会计算有效值的交变电流图象有两种．
其一：正弦式电流， 其二：方波形（或脉冲）交变电流
［例2］如图17－2－4所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，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．当线圈由图示位置转过90°的过程中，求
（1）通过电阻R的电量q；
（2）电阻R上所产生的焦耳热Q．
［例1］B［例2］q＝·Δt＝

课题
交变电流
课型