高中物理第3章交变电流第1节交变电流的特点教学案鲁科版2
高中物理第3章交变电流第1节交变电流的特点教学案鲁科版选修3-2(new)
第1节 交变电流的特点一、恒定电流和交变电流的比较 1．恒定电流大小和方向都不随时间变化的电流是恒定电流(如图3.11甲）。
2．交变电流大小和方向随时间做周期性变化的电流是交变电流(如图3 1.1乙）。
图3。
1。
1二、交变电流的周期和频率 1．交变电流的周期和频率的比较周期（T ） 频率（f ）定义 交变电流完成1次周期性变化所需的时间交变电流在1 s 内完成周期性变化的次数单位 s （秒）Hz （赫兹）作用 表示交变电流变化的快慢 我国交0。
02 s50 Hz1.大小和方向随时间做周期性变化的电流是交变电流。
2．周期（频率）描述交变电流随时间变化的快慢,一个周期内交变电流的方向改变2次，我国工农业生产和生活用电的频率是50 Hz 。
3．有效值根据电流的热效应定义和计算,正弦交流电最大值是有效值的错误!倍,即E m ＝错误!变电流联系T＝错误!（或f＝错误!）2.正弦式交变电流大小和方向随时间按正弦规律变化的电流。
三、交变电流的最大值和有效值1．最大值交变电流在一个周期内所能达到的最大值叫做交变电流的最大值,又称峰值，以此可以表示交变电流的强弱或电压的高低。
交变电流的电流、电压的峰值分别用I m和U m表示。
2．有效值让交变电流和恒定电流分别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，则该恒定电流的数值就叫做交变电流的有效值.交变电流的电流、电压的有效值分别用I、U表示。
3．正弦式交变电流的有效值和最大值的关系U＝错误!≈0。
707U，I＝错误!≈0。
707I m。
m1．自主思考——判一判（1)只要是交变电流，其峰值就是有效值的错误!倍。
(×）(2)家用电器铭牌上标称的电流、电压都是指有效值。
(√)（3）电容器的耐压值指的是交变电流的最大值。
(√)（4）我国生活用电的频率是50Hz,这种交变电流的方向在1 s内改变100次。
(√)（5)生活用电的电压220 V指有效值，动力用电的电压380 V指峰值.（×）(6）交变电流的有效值是从电流的热效应角度规定的。
高中物理 《交变电流的特点》教案 鲁科版选修3-2
第一节交变电流的特点三维教学目标1、知识与技能（1）理解什么是交变电流的峰值和有效值，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。
2、过程与方法:能应用数学工具描述和分析处理物理问题。
3、情感、态度与价值观:让学生了解多种电器铭牌，介绍现代科技的突飞猛进，激发学生的学习热情。
教学重点:交变电流有效值概念。
教学难点:交变电流有效值概念及计算。
教学方法:实验、启发。
教学手段:多媒体课件、电源、电容器、灯泡“6 V，0.3 A”、幻灯片、手摇发电机。
教学过程：（一）引入新课交变电流的大小和方向都随时间做周期性变化，只用电压、电流描述不全面。
这节课我们学习表征正弦交变电流的物理量。
（二）进行新课1、周期和频率阅读教材回答：（1）什么叫交变电流的周期？（2）什么叫交变电流的频率？（3）它们之间的关系是什么？（4）我国使用的交变电流的周期和频率各是多大？答：交变电流完成一次周期性的变化所用的时间，叫做交变电流的周期，用T 表示。
交变电流在1 s 内完成周期性变化的次数，叫做交变电流的频率，用f 表示。
T =f1, 我国使用的交变电流频率f =50 Hz ，周期T =0.02 s 。
2、交变电流的峰值（E m ，I m ，U m ）交变电流的峰值是交变电流在一个周期内所能达到的最大数值，可以用来表示交变电流的电流或电压变化幅度。
演示：电容器的耐压值将电容器（8 V ，500μF ）接在学生电源上充电，接8 V 电压时电容器正常工作，接16 V 电压时，几分钟后闻到烧臭味，后听到爆炸声。
电容器的耐压值是指能够加在它两端的最大电压，若电源电压的最大值超过耐压值，电容器可能被击穿。
但是交变电流的最大值不适于表示交变电流产生的效果，在实际中通常用有效值表示交变电流的大小。
0～0.2s 、0.2～0.5s 、0.5～0.8s 、0.8～1s 这四个阶段电流大小不变化，分别计算出热量，然后加起来。
鲁科版选修3《交变电流的特点》教案及教学反思
鲁科版选修3《交变电流的特点》教案及教学反思一、教学目标1.了解交变电流的特点；2.掌握交变电流的基本参数包括频率、周期、有效值等；3.能够正确运用正弦函数描述交变电流的基本特性；4.熟悉交变电路中的阻抗、电感和电容特性；5.能够应用所学知识解决交变电路中的相关问题。
二、教学内容1.交流电的概念及特点；2.交流电的基本参数；3.正弦函数的基本概念及其在交变电路分析中的应用；4.交变电路中的电阻、电感和电容特性；5.交变电路的德沃夏克定理及其应用。
三、教学方法1.讲授法：通过讲解交流电的特点、基本参数、正弦函数及交变电路中元件的特性等理论知识；2.实验法：通过电路实验验证交流电的特性；3.讨论法：通过分组讨论的方式，让学生自主学习及分享交流电的相关知识。
四、教学过程第一节交流电的概念及特点1.讲解交流电与直流电的区别及其特点；2.引导学生通过实验比较交流电与直流电在电流方向和大小上的不同，深入理解交流电的特点；3.引导学生认识实际生活中电流的种类，引出交流电的重要性。
第二节交流电的基本参数1.讲解交流电的基本参数包括频率、周期、有效值等；2.通过实验测量电压波形，计算出交流电的各项参数并进行解释；3.通过讨论，引导学生理解电压波形为正弦函数的原因。
第三节正弦函数的基本概念及其在交变电路分析中的应用1.讲解正弦函数的基本概念；2.通过实验测量电压波形并将数据进行处理，引导学生绘制出电压波形的正弦函数图像；3.引导学生理解正弦函数在交变电路分析中的应用。
第四节交变电路中的电阻、电感和电容特性1.讲解交变电路中的电阻、电感和电容的特性；2.通过实验测量电路中不同元件的电压和电流，并绘制出相应的电压-电流图像；3.通过讨论，引导学生理解电阻、电感和电容对电路的影响。
第五节交变电路的德沃夏克定理及其应用1.讲解交变电路的德沃夏克定理；2.通过实验验证德沃夏克定理，加深学生对该定理的理解；3.引导学生运用德沃夏克定理解决相关问题。
2020_2021学年高中物理第三章交变电流第1节交变电流的特点教案鲁科版选修3_2
第1节交变电流的特点教学分析分析本节内容在物理学科体系中的地位、与前后内容的内在联系、课标要求，分析学生的知识和能力状态及对教学的要求或采取的应对措施。
［课时安排］： 1课时［教学目标］：1、知识与技能(1). 理解交变电流的周期、频率的含义，掌握它们之间的关系(2)．理解交变电流最大值和有效值的意义，知道它们之间的关系(3)．能利用有效值的定义计算某些交变电流的有效值；2、过程与方法：(1)能用等效法描述交变电流的有效值。
（2）通过实验和例题，掌握最大值和有效值的概念。
（3）弄清表征交变电流物理量的含义。
3、情感态度与价值观：通过学习体会描述事物的复杂性，树立科学的学习和认识事物的态度。
［教学重点］：交变电流的有效值的概念；［教学难点］：交变电流有效值概念的理解及应用有效值的定义进行计算［教学器材］：示波器、电容器、多用电表、手摇发电机、灯泡等［教学方法］：讲授、演示实验［教学过程］：（一）引入新课由课本中的《两种电源》中引出：直流的电压，电流都是恒定的，都不随时间变化，要描述直流电只用电压和电流就足够了，而交变电流的电流和电压都随时间作周期性变化，因此要描述它，需要更多的物理量，这节课我们就来学习表征交变电流的物理量。
（二）进行新课1.恒定电流和交变电流的比较演示课本44页实验，得出恒定电流与交变电流的定义。
直流电:方向不随时间变化的电流叫做直流电.恒定电流：电流的大小方向都不随时间变化的电流叫做恒定电流.交变电流：电流的大小方向随时间做周期性变化的电流叫做交变电流.直流电和交流电的区别：（1）方向是否随时间变化（2）直流电源有正负极，交流电源没有正负极。
2.交变电流的周期和频率（1）周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间叫做交变电流的周期.用T表示,单位: 秒.符号:S（3）频率：交流电在1秒内完成周期性变化的次数叫做交变电流的频率.用f表示,单位：赫兹，符号：Hz（3）周期与频率的关系：T＝1/f或f＝1/T指出：我国工农业生产和生活所用的交流电，周期是0.02秒，频率是50Hz。
鲁科版高二物理选修3《交变电流的特点》说课稿
鲁科版高二物理选修3《交变电流的特点》说课稿一、引言本次说课将主要介绍鲁科版高二物理选修3中的一个重要内容：交变电流的特点。
交变电流是电学领域的基础知识，对于理解电路的运行机制和实际应用至关重要。
本节课旨在通过理论讲解和实例分析，使学生能够全面理解和掌握交变电流的特点。
二、教学目标本节课的教学目标主要包括： 1. 理解交变电流的定义和特点； 2. 掌握交变电流的基本参数，如有效值、频率和周期；3. 能够分析交变电流在电阻、电感和电容电路中的特性。
三、教学内容1.交变电流的定义–交变电流是指在电路中，电流方向和大小周期性地发生变化的电流。
–交变电流常用正弦函数表示，即I = I0sinωt，其中I0为最大电流值，ω为角频率，t为时间。
2.交变电流的特点–交流电的方向和大小都随时间而变化，周期性地从正到负再到正，其特点是电流大小和方向均可变化。
–交换电流的频率通常为50Hz或60Hz，是由电力系统决定的。
–交变电流在电路中会产生电阻、电感和电容三个元件中独特的性质。
3.交变电流的基本参数–有效值：交变电流的有效值是指在交流电中具有与直流电相同功率的电流值，通常用Irms表示。
–频率：交变电流的频率是指单位时间内电流方向和大小变化的次数，用单位Hz表示。
–周期：交变电流的周期是指一个完整的正弦波所需要的时间，用单位秒表示。
4.交变电流在电阻、电感和电容电路中的特性分析–电阻电路：交变电流在电阻电路中呈现为电压和电流的大小成正比的关系。
–电感电路：交变电流在电感电路中会产生感抗，即电流通过电感产生相位差。
–电容电路：交变电流在电容电路中会产生容抗，即电流通过电容产生相位差。
四、教学方法与策略1.探究式教学方法–本课程将采用探究式教学方法，通过引导学生自主探索和发现，培养学生的实际动手能力和解决问题的能力。
2.多媒体辅助教学–利用多媒体技术，结合动画、实验视频等教学资源，生动形象地展示交变电流的特点与实验现象。
《交变电流的特点》示范课教学设计【物理鲁科版高中选择性必修第二册(新课标)】
例2.如图所示是一交变电流的it图像，则该交变电流的有效值为( )
A．4 AB．2 AC． AD． A
答案：D
解析：根据交变电流有效值的定义可得：
I2RT＝I Rt1＋I Rt2，I2R×3×10－2＝ R×10－2＋42R×2×10－2，解得I＝ A，
故D正确。
课堂小结
教师提问：
（1）如图所示电流I=2A通过一个R=2Ω的电阻。它是恒定电流。怎样计算通电1s内电阻R中产生的热量？
学生活动：分析并求解。
教师提问：
（2）如图所示，电流I通过一个R=1Ω的电阻，它不是恒定电流。
①怎样计算通电1s内电阻R中产生的热量？
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1s内产生同样的热量，这个电流是多大？
教师提问：根据周期和频率的定义，可知，周期和频率的关系是什么？
学生回答：互为倒数，即T＝ 或f＝
教师活动：我国民用交变电流的周期T＝0.02 s，频率f＝50 Hz。交变电流不都是按照正弦规律变化的，如下图所示：
三、交变电流的最大值和有效值
教师提问：什么是最大值？用什么字母表示？
学生回答：交变电流的电压、电流所能达到的最大数值，又叫峰值，用 、 表示。
学生活动：利用分段法分析并求解。
教师活动：让交变电流与恒定电流分别通过相同的电阻，如果它们在交流的一个周期内产生的热量相等，则这个恒定电流的电流I、电压U，叫作这个交流的有效值。
教师提问：如果把一个定值电阻接入正弦式交变电流，电阻也会发热，例如：电炉子，电饭煲等，这又是怎么计算热量的呢？
教师活动：正弦式交变电流峰值和有效值的关系：I＝ ，U＝ 。对非正弦式交变电流，必须根据电流的热效应来求解有效值，且时间一般取一个周期。其具体做法是：假设让交变电流通过电阻R，计算交变电流在一个周期内产生的热量Q(可分段计算)，其中热量Q用相应的物理量的有效值表示 ，进而求出相应的有效值。
高中物理鲁科版选择性必修第二册课件：3.1-交变电流的特点-
耳定律得：Q=I2Rt，( 17)2Rt=(
2
B正确。
)a2R +2t 2R ，t 解得：a=3，A、C、D错误，
22 2
2.如图甲所示是某种型号的电热毯的电路图，电热毯接在交变电源上，通过装 置P使加在电热丝上的电压的波形如图乙所示。此时接在电热丝两端的交流电 压表的读数为( )
A.110 V C.220 V
()
A.如果电流的大小做周期性变化，则一定是交变电流
B.直流电的大小可以变化，但方向一定不变
C.交变电流一定是按正弦或余弦规律变化的
D.交变电流的方向一定变化
【解析】选B、D。直流电的方向不发生变化，而大小可以改变，A错误，B正
确；交变电流不一定是按正弦或余弦规律变化的，故C错误；交变电流的方向
一定变化，故D正确。
1.关于交流电的有效值U和最大值Um，下列说法中正确的是
A.任何形式的交流电都具有U= Um 的关系
2
B.只有正弦交流电才具有U= Um 的关系
2
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
()
【解析】选B。电压、电流的有效值和峰值之间的 2倍关系是仅限于正弦交流 电而言的，所以A错误，B正确；在没有特殊说明情况下的电流和电压均指有效 值，C错误；交流电压表和交流电流表测的都是有效值，D错误。
B.156 V D.311 V
【解析】选B。交流电压表测量的是交流电压的有效值。题图乙所示波形为正
弦交变电流在时间轴上方的部分。取一个周期T的时间，根据有效值的定义
有： U2 T ( U2m，) 代2 T入数据解得，有效值为U≈156 V，故选项B正确。
鲁科版高中物理选修3-2：《交变电流的特点》教案-新版
3.1交变电流的特点教学过程教法运用教学过程一、引入新课我们知道恒定电流，它的大小和方向都不随时间改变。
交流电源提供的电流的大小和方向随时间做周期性变化，我们称这种电流为交变电流，俗称交流电。
[师问] 交变电流与恒定电流比较具有不同的特点，用那些量来描述交变电流呢？由学生恒定电流和交变电流的图像感性认识不同的电流。
教师提示如下关键点①电流的大小的变化②电流方向的变化引导学生比较直流电和交流电。
以达到感性和理性认识的结合。
教学过程教法运用２．交变电流的最大值（峰值）和有效值（1）交变电流最大值（峰值）（Im 、Em 、Um ）：指交变电流各个参量一个周期内所能达到的最大值。
表示交变电流的强弱或电压的高低。
实际中需要考虑。
例如：电容器接在交流电路中，应需要知道交变电压的最大值，电容器的额定电压应高于交变电压的最大值，否则电容器有可能被击穿。
（2）交变电流有效值（I 、E 、U ）： [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?解析：图象反映的交变电流可以分为4段。
前半个周期中，0---0.2S 内，可看成电流大小为1A 的恒定电流，0.2S---0.5S 内，可看成电流大小为2A 的恒定电流.后半个周期的电流与前半个周期方向相反，但产生热量相同。
交流电的热量：（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?结合［思考与讨论］进行自主探究式学习JJ Rt I Rt I Q 8.22)3.0122.011(2)(222221211=⨯⨯⨯+⨯⨯=⨯+=教学过程教法运用恒定电流的热量：[教师指出]1） 有效值：（抓三个相同）让交流与恒定电流通过相同的电阻，如果它们在一个周期内内产生的热量相等，把恒定电流的值叫做这个交变电流的有效值。
2） 正弦交流电有效值与最大值之间的关系[说明]① 交流用电设备上所标的额定电压和额定电流是有效值；交流电压表和交流电流表的示数是有效值；交变电流的数值在无特别说明时都是指有效值。
高中物理第3章交变电流3.1交变电流的特点学案鲁科版选修3_2
第1讲 交变电流的特点[目标定位] 1.知道什么是交变电流，通过实验探究恒定电流与交变电流的区别.2.知道交变电流的周期和频率、最大值和有效值.3.了解最大值和有效值不同的实际应用意义．一、恒定电流和交变电流的比较1．电流的大小和方向都不随时间变化的是恒定电流．2．电流的大小和方向随时间做周期性变化的是交变电流，俗称交流电． 二、交变电流的周期和频率1．周期：交变电流完成1次周期性变化所需的时间，用T 表示，单位是秒．2．频率：交变电流在1s 内完成周期性变化的次数，用f 表示，单位是赫兹，符号是Hz.3．二者关系：T ＝1f 或f ＝1T.三、交变电流的最大值和有效值1．峰值：交变电流的电压、电流所能达到的最大数值．2．有效值：使交变电流和恒定电流分别通过阻值相等的电阻，在交流的一个周期内，它们产生的热量相等，这个恒定电流、电压，叫做这个交流的有效值． 3．二者关系：对于正弦式交变电流的有效值和峰值之间的关系是I ＝I m2，U ＝U m2.4．应用：(1)电气元件或设备上所标的耐压值指该设备所能承受的交流电最大值． (2)交流用电设备上所标的额定电压和额定电流是有效值；交流电压表测量的数值是有效值；交变电流的数值在无特别说明时都指有效值.一、直流电和交变电流 1．直流电及其分类方向不随时间变化的电流叫直流电．直流电分为恒定电流和脉动直流电两类．其中大小和方向都不随时间改变的电流叫恒定电流；方向不随时间改变而大小随时间改变的电流叫脉动直流电．2．交变电流及其分类大小和方向随时间做周期性变化的电流叫交变电流．其中大小不变、方向改变的电流也是交变电流．按交变电流的特点可分为正弦(或余弦)式交变电流和矩形波交变电流、锯齿波交变电流等．3．交变电流的图象从图中可以找出正弦式交变电流的最大值I m 和周期T .4．常见交变电流的波形图例1 下列各图中，表示交变电流的是( )答案 CD解析 方向随时间做周期性变化是交变电流的重要特征，选项A 、B 中，电流的大小变化，但方向不变，不是交变电流．A 、B 错误，C 、D 正确． 二、对描述交变电流物理量的认识1．周期和频率的关系：T ＝1f ，f ＝1T.2．角速度与周期、频率的关系：ω＝2πT＝2πf .3．转速(n )：线圈单位时间(1s 或1min)转过的圈数，单位是r/s 或r/min. 角速度与转速的关系：ω＝2πn (n 的单位为r/s)或ω＝2πn60(n 的单位为r/min)．4．峰值：也叫最大值．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耐压值． 5．有效值：正弦式交流电的有效值E ＝E m2.例2 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成正弦函数关系，如图1所示，此线圈与一个R ＝10Ω的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻．下列说法正确的是( )图1A ．交变电流的周期为0.125sB ．交变电流的频率为8HzC ．交变电流的有效值为2AD ．交变电流的最大值为4A 答案 C解析 由e －t 图象可知，交变电流的周期为0.25s ，故频率为4Hz ，选项A 、B 错误；根据欧姆定律可知交变电流的最大值为2A ，故有效值为2A ，选项C 正确，D 错误． 三、交变电流有效值的计算 1．对有效值的进一步理解(1)交变电流的有效值是根据电流的热效应定义的．(2)理解有效值重点在“等效”上，“效果”相同，在定义中体现为相同电阻、相同时间、产生相同热量，交变电流与多大的直流电“效果”相同，有效值就是多大． 2．有效值的计算(1)对于正弦交变电流，根据E ＝E m2求出有效值．(2)当电流是非正弦交变电流时，必须根据有效值的定义求解： ①计算交变电流在一个周期内产生的热量Q ；②将热量Q 用相应的物理量的有效值表示Q ＝I 2RT 或Q ＝U 2RT ；③代入数值求解有效值．例3 通过一阻值R ＝100Ω的电阻的交变电流如图2所示，其周期为1s ．电阻两端电压的有效值为( )图2A ．12VB ．410VC ．15VD ．85V答案 B解析根据电流的热效应先计算电流的有效值．由0.12R×0.4×2＋0.22R×0.1×2＝I2R×1，可得流过电阻的电流的有效值I＝1025A，再由电阻两端电压的有效值为U＝IR＝410V，可得B正确.直流电和交流电的区别1．关于交变电流和直流电的说法，正确的是( )A．如果电流大小做周期性变化，则一定是交变电流B．直流电的大小可以变化，但方向不一定变化C．交变电流一定是按正弦或余弦规律变化的D．交变电流的最大特征就是电流的方向发生周期性的变化答案 D解析直流电的特征是电流方向不变，交流电的特征是电流方向改变，另外交变电流不一定都是正弦交流电或余弦交流电，D正确．对描述交变电流物理量的认识2．关于交流电的有效值U和最大值U m，下列说法中正确的是( )A．任何形式的交流电都具有U＝U m2的关系B．只有正弦交流电才具有U＝U m2的关系C．照明电压220V，动力电压380V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答案 B解析电压、电流的有效值和峰值之间的2倍关系是仅限于正弦交流电而言的，所以A是错误的，B是正确的；在交流电的描述中没有特殊说明情况下的电流和电压均指有效值，C错误；交流电压表、电流表测的都是有效值，D错误．3.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10μF的电容器上，则电容器的耐压值应不小于________V.图3答案 50 100π 200解析 由图象可知此交变电压的峰值U m ＝200V ，周期T ＝0.02s ，频率f ＝1T ＝50Hz ；ω＝2πT＝2π0.02rad/s ＝100π rad/s.将该电压加在电容器上，电容器的耐压值应不小于200V. 交变电流有效值的计算4．某一交变电流的电压波形如图4所示，求这一交变电流的电压的有效值U .图4答案 210V解析 假设让一直流电压U 和如题图所示的交流电压分别通过同一电阻，交变电流在一个周期内产生的热量Q 1＝2(U 21R ·T 4＋U 22R ·T 4)＝82R ·T 2＋42R ·T 2.直流电在一个周期内产生的热量Q 2＝U 2R ·T .由交变电流有效值的定义知Q 1＝Q 2，即82R ·T 2＋42R ·T 2＝U2R·T ，解得U ＝210V.。
2018-2019学年鲁科版选修3-23.1交变电流的特点学案
3.1交变电流的特点学案1.知道交变电流,能区分直流和交变电流。
2.了解周期和频率的概念,知道频率单位,掌握周期和频率之间的关系。
3.知道最大值和有效值,理解有效值的物理意义,体会“等效思想”的运用。
4.知道正弦交变电流的峰值和有效值之间的关系。
1.恒定电流和交变电流(1)恒定电流①都不随时间变化的电流。
(2)交变电流大小和方向都随时间做②变化的电流。
(3)图象特点恒定电流的图象是一条③,交变电流的图象有时在时间轴的上方,有时会在时间轴的下方。
(4)正弦式交变电流电流的大小和方向随时间按④规律变化的电流。
2.交变电流的周期和频率(1)周期交变电流完成⑤所需的时间,用T表示,国际制中单位是⑥。
(2)频率交变电流1 s内完成⑦的次数,用f表示,国际制中单位是⑧。
(3)周期和频率的关系T=⑨。
3.交变电流的最大值和有效值(1)最大值交变电流的峰值U m、I m,是指交变电流能达到的⑩值。
(2)有效值根据交变电流的规定的。
即让恒定电流和交变电流通过相同阻值的电阻,使它们在相同时间内产生的相等,就把该恒定电流的数值规定为这个交变电流的有效值。
(3)正弦式交变电流的有效值和最大值的关系最大值是有效值的倍。
主题1直流电和交流电(1)方向不变的电流就是恒定电流吗?方向变化的电流就是交变电流吗?(2)图示是几种常见的电流波形图象,它们分别是直流电还是交流电?交流电和直流电最本质的区别是什么?主题2交变电流的周期和频率阅读教材中的“交变电流的周期和频率”内容,请你回答(1)周期和频率是描述什么的物理量?(2)从任意某一时刻开始计时,一个周期内交变电流的方向改变几次?(3)我国市用交流电的频率是多大?周期是多大?在1 s内电流方向改变多少次?主题3交变电流的最大值和有效值(1)阅读教材中的“交变电流的最大值和有效值”内容,如何计算交流电的有效值?(2)①举例说明实际问题中什么时候要考虑交变电流的峰值?②什么时候要考虑有效值?拓展一对描述交变电流的物理量的理解1.图示为一正弦式交变电流的图象,则该交变电流的频率为多少赫兹?其有效值为多少安培?若此图象为流过电阻R=10 Ω的电流随时间变化的图象,则1 min内在电阻中产生的电热为多少焦耳?拓展二交流电的有效值的计算2.图示为一交变电流的电流i随时间t变化的图象,此交变电流的有效值是()。
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第1节交变电流的特点一、恒定电流和交变电流的比较1．恒定电流大小和方向都不随时间变化的电流是恒定电流(如图311甲)。
2．交变电流大小和方向随时间做周期性变化的电流是交变电流(如图311乙)。
图311二、交变电流的周期和频率1．交变电流的周期和频率的比较周期(T)频率(f)定义交变电流完成1次周期性变化所需的时间交变电流在1 s内完成周期性变化的次数单位s(秒)Hz(赫兹) 作用表示交变电流变化的快慢我国交变电流0.02 s50 Hz1.大小和方向随时间做周期性变化的电流是交变电流。
2．周期(频率)描述交变电流随时间变化的快慢，一个周期内交变电流的方向改变2次，我国工农业生产和生活用电的频率是50 Hz。
3．有效值根据电流的热效应定义和计算，正弦交流电最大值是有效值的2倍，即E m＝2E、U m＝2U、I m＝2I。
联系T ＝1f (或f ＝1T)2.正弦式交变电流大小和方向随时间按正弦规律变化的电流。
三、交变电流的最大值和有效值 1．最大值交变电流在一个周期内所能达到的最大值叫做交变电流的最大值，又称峰值，以此可以表示交变电流的强弱或电压的高低。
交变电流的电流、电压的峰值分别用I m 和U m 表示。
2．有效值让交变电流和恒定电流分别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，则该恒定电流的数值就叫做交变电流的有效值。
交变电流的电流、电压的有效值分别用I 、U 表示。
3．正弦式交变电流的有效值和最大值的关系U ＝U m2≈0.707U m ，I ＝I m2≈0.707I m 。
1．自主思考——判一判(1)只要是交变电流，其峰值就是有效值的2倍。
(×) (2)家用电器铭牌上标称的电流、电压都是指有效值。
(√) (3)电容器的耐压值指的是交变电流的最大值。
(√)(4)我国生活用电的频率是50Hz ，这种交变电流的方向在1 s 内改变100次。
(√) (5)生活用电的电压220 V 指有效值，动力用电的电压380 V 指峰值。
(×) (6)交变电流的有效值是从电流的热效应角度规定的。
(√) 2．合作探究——议一议 (1)如何区分直流和交流？提示：区分直流和交流的依据，就是看电流的方向是否随时间变化。
(2)实验室用的打点计时器，其打点周期为什么等于0.02 s?提示：我国工农业生产和生活用电的频率是50Hz ，周期为0.02 s ，打点计时器的打点周期等于交变电流的周期，所以等于0.02 s 。
(3)让交变电流和恒定电流通过电阻，经过一段时间后产生的热量相等，这一恒定电流的数值等于这一交流电的有效值吗？提示：不一定。
根据有效值的定义，要满足“三同”：即相同的电阻，相同的时间，产生的热量相同，在以上三个条件同时满足的情况下，恒定电流的数值才等于交变电流的有效值。
交变电流与直流电交变电流与直流电的辨析1．交变电流的方向随时间变化，而直流电的方向不随时间变化。
另外，交变电流的大小可以不变，如矩形脉冲，而直流电的大小可以变化。
2．判断是不是交变电流，至少需在一个周期内观察。
如矩形波，该电流在正半周期或负半周期，电流的大小和方向都没有发生变化，但在一个周期或更长的时间内，电流的方向随时间发生变化，所以是交变电流。
3．交变电流的波形不一定是曲线，不能认为凡是波形是曲线的，就一定是交变电流。
1．下列各选项的图像中表示交变电流的是( )解析：选D B、C两图像中，虽然电流大小随时间做周期性变化，但方向不变，故不是交变电流。
A图像中电流的方向没有发生变化，不是交变电流。
D图像中，电流的大小、方向随时间均做周期性变化，是交变电流，故选D。
2．(多选)有一交变电流如图312所示，由此图像可知( )图312A．它的周期是0.8 sB．它的最大值是4 AC．它的有效值是2 AD ．它的频率是0.8 Hz解析：选AB 由图像可知周期为0.8 s ，频率为1.25 Hz ，最大值为4 A ，有效值不等于平均值，也不是I m2，无法根据图像计算，故C 、D 错，A 、B 对。
交流电有效值与最大值的理解与计算1．有效值的计算方法求解交变电流的有效值，通常采用以下两种方法：(1)若按正(余)弦规律变化的交变电流，可利用交变电流的有效值与峰值的关系求解，即E ＝E m2，U ＝U m 2，I ＝I m2。
(2)对于非正弦式交变电流，必须根据有效值的定义进行计算。
第一步：计算交变电流在一个周期内产生的热量Q ；第二步：将热量Q 用相应的物理量的有效值表示Q ＝I 2RT 或Q ＝U 2RT ；第三步：代入数值，求解有效值。
2．几种常见电流有效值的计算电流名称 电流图线有效值正弦式交变电流I ＝I m2正弦半波电流I ＝I m 2正弦单向脉动电流I ＝I m2矩形脉动电流I ＝I m2非对称性交变电流I ＝12I 12＋I 22(1)在交流电路中，电压表、电流表、功率表等电工仪表的示数均为交变电流的有效值，在没有具体说明的情况下，所给出的交变电流的电压、电流指的都是有效值。
(2)在计算交变电流通过导体产生的热量和电功率以及确定保险丝的熔断电流时，只能用交变电流的有效值，如电功率的计算式P ＝UI 中，U 、I 均为有效值；若计算通过电路某一横截面的电量，必须用交变电流的平均值。
[典例] 如图313表示一交变电流随时间变化的图像，则此交变电流的有效值是多少？图313[思路点拨][解析] 交变电流的周期T ＝0.02 s ，在前半周期，电流为I 1＝4 2 A ；后半周期电流I 2＝3 2 A 。
根据焦耳定律，在一个周期内交变电流通过电阻R 产生的热量Q ＝I 12R T 2＋I 22R T 2＝I 2RT ，所以交变电流的有效值I ＝I 12＋I 222＝5 A 。
[答案] 5 A计算有效值时的两点注意(1)方波式交变电流的正、负半周期最大值不相等时，要分段计算电热。
(2)应取一个周期或周期的整数倍的时间计算电热。
1．将正弦式交变电流经整流器处理后得到的电流波形刚好去掉了负半周，如图314所示，则该电流的有效值为( )图314A. 2 AB.22 A C ．1 AD.12A 解析：选C 设该电流通过一电阻R ，在一个周期内只有半个周期的时间发热，在这半个周期内，相当于一个电流值为 2 A 的恒定电流发热，故在一个周期内产生的热量可表示为Q ＝( 2 A)2R ×T2。
设某恒定电流I 通过该电阻时在一个周期内产生的热量也为Q ，则有I 2RT ＝( 2 A)2R ×T2，得I ＝1 A 。
故选项C 正确。
2.如图315所示电路中，A 是熔断电流为2 A 的保险丝，R 是可变电阻，S 是电动势最大值为311 V 的正弦交流电源，内阻不计。
为使保险丝不熔断，可变电阻阻值应该不小于( )图315A ．110 ΩB ．220 ΩC ．330 ΩD ．440 Ω解析：选A 根据正弦交变电流有效值与最大值的关系及电阻的定义：3.将阻值为5 Ω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316所示。
下列说法正确的是( )图316A ．该交变电流的频率为0.25 HzB ．通过电阻的电流的峰值为 2 AC ．电阻消耗的电功率为2.5 WD ．用交流电压表测得电阻两端的电压为5 V解析：选C 由题图可以看出，该交变电流的周期为0.04 s ，所以频率为25 Hz ，电源电动势的峰值为5 V ，所以通过电阻的电流的峰值为1 A ，选项A 、B 错误；用交流电压表测量的是电压的有效值，正弦交流电的有效值是峰值的12，所以选项D错误；根据电功率的计算公式得电阻消耗的电功率为P＝UI＝52×12W＝2.5 W，选项C正确。
1．(多选)下列关于交变电流和直流电的说法中，正确的是( )A．如果电流大小做周期性变化，则一定是交变电流B．直流电的大小可以变化，但方向一定不变C．交变电流一定是按正弦或余弦规律变化的D．交变电流的最大特征是电流的方向发生周期性的变化解析：选BD 直流电的特征是电流方向不变，交变电流的特征是电流方向发生周期性变化。
另外，交变电流不都是按正弦或余弦规律变化的。
故选项B、D正确。
2．(多选)下列说法正确的是( )A．使用交流电的用电器铭牌上所标示的额定电压、额定电流的数值均为最大值B．用交流电流表和电压表测得的数值是有效值C．照明电路电压220 V指的是有效值D．所有交变电流的有效值和最大值之间均存在E＝E m2、U＝U m2和I＝I m2的关系解析：选BC 各种使用交流电的用电器铭牌上所标示的数值均为有效值，故A项错误；交流电表测量值为有效值，故B项正确；照明电路电压220 V指的是有效值，故C项正确；E＝E m2、U＝U m2、I＝I m2是正弦式交变电流有效值和最大值的关系，故D项错误。
3．(多选)关于交变电流的周期和频率，下列说法中正确的是( )A．交变电流出现两次最大值的时间间隔等于周期的一半B．1 s内交变电流出现最大值的次数等于频率C．交变电流方向变化的频率为交变电流频率的2倍D．50 Hz的交变电流，其周期等于0.05 s解析：选AC 根据周期的定义知选项A正确。
根据频率的定义可知选项B错误。
因为在一个周期的时间内，交变电流会出现正向和负向最大值各一次，交变电流在一个周期内方向改变两次，即交变电流方向变化的频率为交变电流频率的2倍，所以选项C正确。
由T＝1 f ＝150s＝0.02 s，知选项D错误。
故正确答案为A、C。
4. (多选)对于如图1所示的电流i随时间t做周期性变化的图像，下列说法中正确的是( )图1A．电流大小变化、方向不变，是直流电B．电流大小、方向都变化，是交变电流C．电流最大值为0.2 A，周期为0.01 sD．电流的周期为0.005 s，有效值为0.1 A解析：选AC it图像中i数值的正负表示电流的方向，图中电流始终为正值，表示电流方向不变，是直流电，A对、B错；从图中可以看出每经过0.01 s，it图像重复一次，周期为0.01 s，电流最大值为0.2 A，C对、D错。
5．(多选)在交变电流的一个周期内，某正弦式交变电流通过一阻值为10 Ω的电阻产生的热量，与一电流为3 A的直流电通过同一阻值的电阻在相同时间内产生的热量相等，则( )A．此交变电流的有效值为3 AB．此交变电流的最大值为6 AC．电阻两端的交流电压的有效值为30 VD．电阻两端的交流电压的最大值为30 2 V解析：选ACD 根据交变电流有效值的定义可知，此交变电流的有效值为3 A，故最大值为3 2 A，选项 A正确，选项B错误；根据U＝IR可知电阻两端的交流电压的有效值为30 V，选项C正确；根据正弦式交变电流的最大值为有效值的2倍可知，电阻两端的交流电压的最大值为30 2 V，选项D正确。