5、2 描述交变电流的物理量
第5章-2描述交变电流的物理量
2．思考判断
教 学 方 案 设 计
(1)如果两个频率相同的交流电的相位差是 π 或 π 的奇数 倍，则它们反相，即变化步调始终相反．(√) (2)初相位的大小没有什么实际意义． (×)
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学 菜 单
课 时 作 业
新课标 ·物理 选修3-2
教 学 教 法 分 析
1 1 (3)二者关系：T＝ 或 f＝ . f T
菜 单
教 学 方 案 设 计
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学
课 时 作 业
新课标 ·物理 选修3-2
教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
2．思考判断
教 学 方 案 设 计
(1)打点计时器所接交流电频率 f＝ 50 Hz 时， 打点周期为 T＝ 0.02 s． (√ ) (2)交变电流的方向每个周期改变一次．(× ) (3)我国电网中交流电的频率是 100 Hz.(× )
当 堂 双 基 达 标
课 时 作 业
菜
单
新课标 ·物理 选修3-2
教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
周期和频率
1.基本知识 (1)周期 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 ． (2)频率 交变电流在 1 s 内完成周期性变化的次数，用 f 表示，单 位是 赫兹 ，符号 Hz .
课 时 作 业
新课标 ·物理 选修3-2
教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
教 学 方 案 设 计
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学 菜 单
演示结束
课 时 作 业
新课标 ·物理 选修3-2
5.2 描述交变电流的物理量 优秀教案优秀教学设计 高中物理选修3-2：交变电流 (5)
(3)交变电流的周期和频率的物理意义是什么？
(4)交变电流的周期和频率与交流发电机转子转动的角频率ω有什么关系？
口头表述
主题2：
峰值和有效值
我国照明用电的峰值Um= U=1.414×220 V≈311 V。正弦交流电峰值和有效值的关系是一定的,与交流电的频率无关。
4．具有运用类比、迁移的科学方法分析新问题的意识和能力．
学法指导
交变电流的周期、频率、相位以演示、分析、讲解为主，交变电流的有效值以演示、推导为主，结合问题法、启发法、归纳法、多媒体辅助法等教学方法。
课程导学建议
重点难点
交变电流有效值的理解与计算。
教学建议
本节内容需安排1个课时教学，若自主学习安排在课外，建议25分钟，安排在课内则只能有10分钟左右。本节内容是在学习交变电流的产生原理基础上，进一步探讨交变电流的定量描述问题，以利用这些物理量描述交变电流的变化规律。这些物理量是研究交变电流变化规律的基础和前提，带有工具性，是本章的重点内容之一。应该能从数学角度进一步认识交变电流的周期性，通过有效值的分析和计算再一次体会等效代替法在物理学科的应用。
学生就本节所学做一个自我总结，之后可小组交流讨论。
PPT课件呈现
感悟收获
注意有代表性的收集一些学生的体会，以便有针对性地调整教学方法。
根据自己的感受如实填写，根据自己的思考找出解决方案。
板书设计
§5.2描述交变电流的物理量
交变电流相位、有效值视频
第一层级
研读教材
指导学生学会使用双色笔，确保每一位学生处于预习状态。
通读教材，作必要的标注，梳理出本节内容的大致知识体系。
5.2描述交变电流的物理量
e Em sin t
i I m sin t
３、周期和频率：
（1）周期：完成一次周期性变化所需的时间。 （2）频率：一秒内完成周期性变化的次数。 （3）角频率：线圈在磁场中转动的角速度。 （4）关系：
1 f T
2 T
2f
我国交流电的周期和频率 我国工农业生产和生活所用的交流电，周 期是0.02 s，频率是50 Hz . 在每秒钟内，电流
第五章 交变电流
5.2描述交变电流的物理量
交变电流：
大小和方向随时间作周期性变化的电流
其中按正弦规律变化的交流电叫正弦交流电。
规律：
函数表达式：从中性面开始计时
Em NBS
e Em sin t
一、描述交流电的物理量：
1、最大值（峰值）： Em , Um , Ｉm
Em NBS２、瞬时值： e来自, u , i４、平均值
交变电流的图象中，图线与横轴(t轴)所围的面积跟时间的 比值，称为交变电流的平均值． (1) 平均值与交变电流的方向及所取时间长短均有关． (2)在计算通过导体某一截面的电荷量时，只能用交变电流
的平均值．
ΔΦ q＝ I ·Δt＝ ·Δt＝n . R R
E
的方向变化100次．
４、有效值
根据电流的热效应来规定，让 交流电和直流通过相同阻值的电阻， 如果他们在一个周期内产生的热量 相等，就把这一直流电的数值叫做 这一交流电的有效值。
正弦交流电的有效值与最大值
E Em 2
I
Im 2
说明：
A、在求交流电的功、功率或电热时必 须用交流电的有效值。 B、交流用电器的额定电压和额定电流 指的是有效值； C、交流电流表和交流电压表的读数是 有效值 D、对于交流电若没有特殊说明的均指 有效值
5.2描述交变电流的物理量
请同学们阅读教材34页，回答下列 问题： （1）什么叫交变电流的周期？ （2）什么叫交变电流的频率？ （3）周期、频率、角速度的关系是 什么？ （4）我国使用的交变电流的周期和 频率各是多大？
一、描述交变电流变化快慢的物理量
1、 周期：符号是T 单位为S 交变电流完成一次周期性变化所需的时间。 2、频率: 符号是f 单位为Hz 交变电流一秒内完成周期性变化的次数。 3、关系：
5.2 描述交变电 流的物理量
复习回顾 (一)交变电流： 大小和方向随时间做周期性变化 的电流;简称交流。 其中按正弦规律变化的交流电叫 正弦交流电。
(二)正弦交流电的产生及变化规律 1、产生： 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场 方向的轴匀速转动时，产生正弦交流 电。 2、中性面：
跟磁场方向垂直的平面叫做中性面。 这一位置穿过线圈的磁通量最大，磁通量 变化率为零，线圈中无感应电动势。
下列各种情况中所指的数值，哪些是交流电的有 效值（ AB ）
A.交流电路中交流电压表所指示的数值。
B.家用电器（如灯泡）上标明的额定电压值。
C.闭合矩形导线框在匀强磁场中绕垂直于磁感线 的某一匀速转动过程中，转到线框平面与磁感线 平行的位置时的感应电动势的数值。
D.电工工具上标明的耐压值。
练习：如图表示一交流随时间变化 的图像，求此交流的有效值。
在应用上的区别。
A.求电容器的耐压值时要用交流的峰值. B.求交流的功、功率和电热时必须用交 流的有效值.
C.求通过某导体横截面的电量一定要用交 流的平均值.
电容器的耐压值
耐压值 （最大值）
电容
220V
练习： 关于交变电流的几种说法正确的是(C ) A．使用交变电流的电气设备上所标 的电压电流值是指峰值 B．交流电流表和交流电压表测得的 值是电路中的瞬时值 C．跟交变电流有相同热效应的直流 电的值是交流的有效值 D．通常照明电路的电压是220伏， 指的是峰值。
5.2_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。
第2节描述交变电流的物理量导学案
主备人：张西永 审核： 授课时间： 班级： 姓名：
1.理解什么是交变电流的最大值和有效值，知道它们之间的关系. 【学习目标】 2.理解交变电流的周期、 频率以及它ห้องสมุดไป่ตู้之间的关系.知道我国生产和生活用电 的周期(频率)的大小. 【学习重点】 【学习难点】 交变电流有效值概念 对交变电流有效值的理解和相关的计算
探究 3 相位 【思考与讨论 5】 如图所示， 为 一交变电流的 u-t 图像。 1．写出甲、乙两交流电的表达 式分别为： u 甲＝ u 乙＝ 2．该交变电流的相位是多少？ 3．该交变电流的初相位是多少？ 4．什么叫交变电流的相位差？ 错题整理 课堂检测案 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 2．一个照明电灯两端允许加的最大交流电压为 311V，当它接入 220V 照明电 路上，这个灯将 A．灯不亮 C．只能暗淡发光 ( ) B．灯丝将烧断 D．能正常发光 ) ；
【练 1】两个相同电阻分别通以如图所示两种电流，在一个周期内产生的热量 QA∶QB= 。
每天都要- 2 -进步一点！
【思考与讨论 4】交变电流的平均值 1．交变电流的平均值有何应用？ 2．如图所示，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，通过电阻 R 的电荷量 q 是多大？
1 s 时刻电压瞬时值为______V，此时 300
5.2描述交变电流的物理量(刘玉兵)
随 堂 练 习
8. 一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦 规律图象如图甲所示.已知发电机线圈内阻为5.0 Ω， 规律图象如图甲所示.已知发电机线圈内阻为5.0 Ω， 现外接一只电阻为95.0 Ω的灯泡 如图乙所示， 的灯泡， 现外接一只电阻为95.0 Ω的灯泡，如图乙所示，则 ( ) D
A.电压表V的示数为220 V A.电压表V的示数为220 电压表 B.电路中的电流方向每秒钟改变50次 电路中的电流方向每秒钟改变50 B.电路中的电流方向每秒钟改变50次 C.灯泡实际消耗的功率为 灯泡实际消耗的功率为484 C.灯泡实际消耗的功率为484 W D.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为 发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 D.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J
E m = nBS ω
例2、某线圈在匀强磁场中转动所产生的电动 势变化规律为e=E sinωt，保持其它条件不变， 势变化规律为e=Emsinωt，保持其它条件不变， 使该线圈的转速和匝数同时增加一倍， 使该线圈的转速和匝数同时增加一倍，则此时 所产生的电动势的瞬时表达式为（ 所产生的电动势的瞬时表达式为（ A.e=2Em sin2ωt B.e=2Em sinωt C.e=4Em sin2ωt D.e=4Em sinωt ） C
8
6
随 如图所示的电表均为理想的交流电表， 11. 如图所示的电表均为理想的交流电表，保险 堂 的熔断电流为2 A，电容器的击穿电压为300 练 丝P的熔断电流为2 A，电容器的击穿电压为300 习 V，若在a、b间加正弦交流电压，并适当地调节R， 若在a 间加正弦交流电压，并适当地调节R
随 7.在阻值为70Ω的电阻中通以正弦交流电 在阻值为70Ω的电阻中通以正弦交流电， 堂 7.在阻值为70Ω的电阻中通以正弦交流电， 练 测得在10 min内放出热量为2.1×104 J，则此 测得在10 min内放出热量为2.1× 内放出热量为2.1 习 交流电的峰值电流为( 交流电的峰值电流为D ) ( A.0.24 A C.0.707 A B.0.5 A D.1 A
课时作业3：5.2 描述交变电流的物理量
(时间：60分钟)题组一 对描述交变电流物理量的认识1．下列提到的交流电，不是指有效值的是( ) A ．交流电压表的读数 B ．保险丝熔断电流 C ．电容器击穿电压 D ．220 V 交流电压解析 电容器击穿电压指电容器两端允许加的电压的最大值． 答案 C2．下列关于交变电流的说法正确的是( ) A ．若交变电流的峰值为5 A ，则它的最小值为－5 A B ．用交流电流表测交变电流时，指针来回摆动C ．我国工农业生产和生活用的交变电流频率为50 Hz ，故电流方向每秒改变100次D ．正弦交变电流i ＝20sin 10πt A 的峰值为20 A ，频率为100 Hz解析 电流的负值表示电流方向与原来方向相反，不表示大小，A 项错误；交流电流表测交变电流时，指针不会来回摆动，B 项错误；我国工农业生产和生活用的交变电流，周期为0.02 s ，交流电方向一个周期改变两次，所以每秒改变100次，C 项正确；由ω＝2πf 得正弦交变电流i ＝20sin 10πt A 的频率为5 Hz ，D 项错． 答案 C3．图5210甲、乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示电压按正弦规律变化，下列说法正确的是( )图5210A ．图甲表示交流电，图乙表示直流电B ．两种电压的有效值相等C ．图甲所示电压的瞬时值表达式为u ＝311sin 100πt VD ．两种电压的周期相同解析 图5210甲、乙都表示交流电，图甲中有效值U ＝3112V ，而图乙中的有效值不存在这一关系，所以它们的有效值不相同．由图甲看出T ＝2×10－2s ，ω＝2πT ＝100π，所以u ＝311sin100πt V ．由图象可知两种电压的周期都是2×10－2s. 答案 CD题组二 非正弦交流电有效值的计算4．某一交变电流的电压波形如图5211所示，求这一交变电流的电压的有效值U .图5211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 ·T4＋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＝U 2R ·T ，解得U ＝210V. 答案 210V5．阻值为1 Ω的电阻上通以交变电流，其it 关系如图5212所示，则在0～1 s 内电阻上产生的热量为( )图5212A ．1 JB ．1.5 JC ．2 JD ．2.8 J解析 因为所加的电流为交变电流，大小在变化，所以只能分时间段来求热量．在0～1 s内有效电流为1 A 和2 A 的时间段分别为t 1＝0.4 s ，t 2＝0.6 s ，所以Q ＝I 21Rt 1＋I 22Rt 2＝2.8 J.答案 D6．夏天空调器正常工作时，制冷状态与送风状态交替运行．一空调器在不同工作状态下电功率随时间变化的关系如图5213所示，此空调器运转1 h 用电( )图5213A ．1.0度B ．1.5度C ．2.0度D ．2.5度解析 由图线知，电功率随时间的变化周期为15 min ，前5 min 为0.5 kW ，后10 min 为2 kW.设电功率的有效值为P ，周期为T ，根据有效值定义有P 1T 3＋P 22T3＝PT .将P 1＝0.5 kW ，P 2＝2 kW 代入得： P ＝1.5 kW.此空调1 h 用电W ＝Pt ＝1.5度． 故选B. 答案 B7．如图5214甲所示，调光台灯是通过双向可控硅电子器件来实现无级调节灯的亮度的．现将某无级调光台灯接在220 V 的正弦交变电流上，经过可控硅调节后加在灯管两端的电压如图5214乙所示，则此时电压表的示数是( )图5214A ．220 VB ．156 VC ．110 VD ．78 V解析 虽然图示电流不是正弦交变电流，根据正弦式交变电流的图象对称性可知，只要有14T的图线就满足最大值是有效值的2倍，根据交变电流有效值定义有： U 2R T ＝⎝⎛⎭⎫U m 2R2·T2. 解得U ＝110 2 V ＝156 V ，故B 对，A 、C 、D 错． 答案 B题组三 正弦式交流电有效值理解和应用8．在相同的时间内，某正弦交变电流通过一阻值为100 Ω的电阻产生的热量，与一电流3 A 的直流电通过同一阻值的电阻产生的热量相等，则( ) A ．此交变电流的有效值为3 A ，最大值为32A B ．此交变电流的有效值为32A ，最大值为6 AC ．电阻两端的交流电压的有效值为300 V ，最大值不确定D ．电阻两端的交流电压的有效值为300 2 V ，最大值为600 V解析 根据交变电流有效值的定义知，交变电流的有效值即为直流电的电流值，为3 A ．根据正弦交变电流有效值与最大值的关系，可知交变电流的最大值为3 2 A ，A 正确；B 错误；根据欧姆定律U ＝IR ，则有U有效＝I有效R ，U m ＝I m R ，故电阻两端的交流电压的有效值为300 V ，最大值为300 2 V ，C 、D 错误． 答案 A9．一个照明电灯，其两端允许加的最大电压为311 V ．当它接入220 V 的照明电路时，这盏灯( ) A ．将不亮 B ．灯丝将烧断 C ．只能暗淡发光D ．能正常发光解析 220 V 的电路其有效值为220 V ，最大值为311 V ，正好适合． 答案 D10．把一只电热器接在100 V 的直流电源上，在t 时间内产生的热量为Q ，若将它分别接到U 1＝100sin ωt V 和U 2＝50sin2 ωt V 的交流电源上，仍要产生Q 的热量，则所需时间分别是( ) A ．t,2t B ．2t,8t C ．2t,2tD ．t,4t解析 计算电热器在t 秒产生的热量时应该用电压的有效值，对U 1＝100sin ωt V ，电压有效值为1002V ，故(100)2R .t ＝(1002)21R t ′，所以t ′＝2t ；对U 2＝50sin 2ωt V ，电压有效值为502V ，故(100)2R t ＝(502)21R ·t ″，所以t ″＝8t .答案 B11．电阻R 1、R 2与交流电源按照图5215甲所示的方式连接，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5215乙所示，则( )图5215A ．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62V解析 R 1与R 2串联，R 1与R 2中的电流变化情况应相同，电流有效值I 1＝I 2＝0.6 A ，电流最大值I 1m ＝I 2m ＝0.6 2A ，电压有效值U 1＝I 1R 1＝6 V ，U 2＝I 2R 2＝12 V ，电压最大值U 1m ＝2U 1＝62V ，U 2m ＝2U 2＝12 2 V ．综上所述，B 项正确． 答案 B12．如图5216甲是小型交流发电机的示意图，两正对磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，○A 为交流电流表．线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图5216乙所示，以下判断正确的是()图5216A．电流表的示数为10 AB．线圈转动的角速度为50 π rad/sC．0.01 s时线圈平面与磁场方向平行D．0.02 s时电阻R中电流的方向自右向左解析由题图乙可知交流电电流的最大值是I m＝102A，交流电的周期T＝0.02 s，电流表的示数为交流电的有效值即I＝I m2＝10 A，选项A正确；线圈转动的角速度ω＝2πT＝100πrad/s，选项B错误；0.01 s时流过线圈的感应电流达到最大，线圈中产生的感应电动势最大，磁通量的变化率最大，则穿过线圈的磁通量为0，即线圈平面与磁场方向平行，选项C 正确；由楞次定律可知0.02 s时流过电阻的电流方向自左向右，选项D错误．本题选A、C.答案AC题组四瞬时值、峰值、有效值、平均值的区别及应用图521713．如图5217所示，有一矩形线圈，面积为S，匝数为N，整个线圈的电阻为r，在磁感应强度为B的磁场中，线圈绕OO′轴以角速度ω匀速转动，外电阻为R，当线圈由图示位置转过90°的过程中，下列说法中正确的是()A．磁通量的变化量为ΔΦ＝NBSB ．平均感应电动势为E ＝2NBSωπC ．电阻R 所产生的焦耳热为Q ＝(NBSω)22RD ．通过电阻R 的电荷量为q ＝NBSR ＋r解析 逐项分析如下： 选项 诊断结论 A线圈在图示位置时磁通量Φ＝0，转过90°后磁通量Φ′＝BS ，该过程中磁通量的变化量为ΔΦ＝Φ′－Φ＝BS ，与线圈匝数无关 ×B该过程中所用时间Δt ＝θ/ω＝π/2ω，所以平均感应电动势E ＝N ΔΦ/Δt ＝2NBSωπ√ C电路中的感应电流有效值I ＝E /(R ＋r )＝NBS ω/2(R ＋r )，所以电阻R所产生的焦耳热Q ＝I 2R Δt ＝πRωN 2B 2S 24(R ＋r )2× D电路中的感应电流的平均值I ＝ER ＋r ＝2NBSωπ(R ＋r )，所以通过电阻R 的电荷量q ＝I ·Δt ＝NBSR ＋r√答案 BD14．如图5218所示，线圈abcd 的面积是0.05 m 2，共100匝，线圈电阻为1 Ω，外接电阻R ＝9 Ω，匀强磁场的磁感应强度为B ＝1πT ，当线圈以300 r/min 的转速匀速转动时，求：图5218(1)电路中交流电压表和电流表的示数；(2)线圈从图示位置转过90°的过程中通过电阻R 的电荷量． 解析 (1)E m ＝NBSω＝100×1π×0.05×2π×30060V ＝50 VE ＝E m2＝25 2 V ≈35.4 V.电流表示数I ＝ER ＋r＝3.54 A ，电压表示数U ＝IR ＝3.54×9 V ＝31.86 V. (2)从图示位置转过90°的过程中，E ＝N ΔΦΔt ，又因为I ＝ER ＋r ，q ＝I Δt ， 联立得q ＝N ΔΦR ＋r ＝NBSR ＋r ≈0.16 C.答案 (1)31.86 V 3.54 A (2)0.16 C3.。
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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3
2．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 A
B ．R 1两端的电压有效值是6 V
C ．通过R 2的电流最大值是1.2 2 A
D ．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5
6．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．。