高中物理人教版1第三章電磁感應(yīng)交變電流 教師用書2023版第3章第3節(jié)交變電流

三、交變電流學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)脈絡(luò)1．知道交變電流是如何產(chǎn)生的．(難點(diǎn))2．知道交變電流的變化規(guī)律，會(huì)用圖象及特征物理量描述交變電流．(重點(diǎn))3．掌握正弦式交變電流的有效值．(重點(diǎn))4．理解交變電流通過電容器的原因．(難點(diǎn))交流發(fā)電機(jī)及交流的變化規(guī)律eq\o([先填空])1．構(gòu)造發(fā)電機(jī)都由固定不動(dòng)的定子和能夠連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子等部件構(gòu)成．2．工作原理使轉(zhuǎn)子在定子中旋轉(zhuǎn)，使得穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，在線圈中激發(fā)出感應(yīng)電動(dòng)勢，通過接線端引出，接在回路中，便產(chǎn)生了交變電流．3．交變電流和直流大小和方向隨時(shí)間做周期性變化的電流叫交變電流．簡稱交流(AC)．只沿一個(gè)方向流動(dòng)的電流叫直流(DC)．4．正弦式電流的變化規(guī)律(1)正弦式電流規(guī)律：i＝Imsinωt，u＝Umsinωt(2)波形如圖3-3-1所示：圖3-3-15．描述交變電流的物理量(1)瞬時(shí)值：交流電在某一時(shí)刻的值．(2)峰值：電動(dòng)勢、電流、電壓的最大值．(3)周期和頻率：表示交變電流變化的快慢，T＝eq\f(1,f).我國使用的交流頻率為50Hz.eq\o([再判斷])1．交流發(fā)電機(jī)可以將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能．(√)2．家用照明電是交變電流．(√)3．只要線圈在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)，就可以產(chǎn)生交變電流．(×)eq\o([后思考])1．描述交變電流的物理量有哪些？【提示】瞬時(shí)值、峰值、周期和頻率．2．我國正弦交變電流的周期、頻率是多少？【提示】s,50Hz1．正弦式電流電流、電壓隨時(shí)間按正弦函數(shù)的規(guī)律變化的交變電流．2．描述交變電流的物理量(1)瞬時(shí)值：i＝Imsinωt，u＝Umsinωt(2)峰值：電流和電壓的最大值，即Im和Um.(3)周期和頻率①周期：交流完成一次周期性變化所用的時(shí)間叫做交流的周期，用T表示．②頻率：交流在1s內(nèi)發(fā)生周期性變化的次數(shù)，叫做交流的頻率，用f表示．單位是赫茲，符號Hz.周期與頻率的關(guān)系：T＝eq\f(1,f).角速度與周期、頻率的關(guān)系：ω＝eq\f(2π,T)＝2πf.3．圖象交變電流的變化規(guī)律可以用示波器顯示出來，正弦式電流的變化規(guī)律圖象如圖3-3-2所示．圖3-3-21．如圖所示圖象中屬于交流電的有()【導(dǎo)學(xué)號：46852058】【解析】D圖表示的電流大小發(fā)生了周期性變化，而方向沒有變化，A、B、C圖中的電流大小、方向發(fā)生了周期性變化．【答案】ABC2．一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中以角速度4πrad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢的圖象如圖3-3-3所示，則()圖3-3-3A．交變電流的頻率是4πHzB．交變電動(dòng)勢的最大值是10VC．當(dāng)t＝s時(shí)，e有最大值D．交變電流的周期是s【解析】由于線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度試題中已給出，所以線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率可以由公式直接求出，線圈的頻率和交變電流的頻率是相同的，ω＝4πrad/s，而ω＝2πf，故f＝2Hz，T＝eq\f(1,f)＝s．由圖象可看出：電動(dòng)勢最大值為10V，t＝s時(shí)，ωt＝2π，e＝0.【答案】BD3．(多選)一個(gè)按正弦規(guī)律變化的交變電流的i-t圖象如圖3-3-4所示．根據(jù)圖象可以判定()【導(dǎo)學(xué)號：46852059】圖3-3-4A．交變電流的頻率f＝HzB．交變電流的最大值Im＝20AC．交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式i＝20sinAD．在t＝eq\f(T,8)時(shí)刻，電流的大小為10eq\r(2)A【解析】從圖中可以看出，交變電流的最大值為Im＝20A.交變電流的周期為T＝s，所以f＝eq\f(1,T)＝50Hz.交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為i＝Imsinωt＝Imsin(2πft)＝20sin(314t)A.在t＝eq\f(T,8)時(shí)，交變電流的瞬時(shí)值為i＝Imsineq\f(2π,T)t＝Imsineq\f(π,4)＝10eq\r(2)A，所以答案為B、D.【答案】BD1．正弦式電流的規(guī)律e＝Emsinωt中ω指的是線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，與轉(zhuǎn)速n的關(guān)系為ω＝2πn.2．交變電流的頻率f等于線圈的轉(zhuǎn)速n.3．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，電流方向改變兩次．(經(jīng)過中性面兩次)．交流與電容器交流的有效值eq\o([先填空])1．當(dāng)電容器接到交流電路上，電容器交替進(jìn)行充電和放電，電路中形成電流．2．電容器的電路特征：電容器能夠通交流、隔直流．3．有效值：把交流和直流分別通過相同的電阻，如果在相等的時(shí)間內(nèi)它們產(chǎn)生的熱量相等，這個(gè)直流電壓、電流的數(shù)值稱為交流電壓、電流的有效值．4．正弦式電流的有效值Ue＝eq\f(Um,\r(2))≈，Ie＝eq\f(Im,\r(2))≈.eq\o([再判斷])1．電容器在交流電路中對電流有阻礙作用．(√)2．交變電流的有效值是以電流的熱效應(yīng)定義的．(√)3．交流電、直流電都能通過電容器．(×)eq\o([后思考])1．交變電流是怎樣通過電容器的？【提示】在交流電路中，電容器交替進(jìn)行充電和放電，電路中形成電流．2．是不是所有的交變電流的有效值都有eq\r(2)關(guān)系？【提示】不是．只有正(余)弦式電流才有U＝eq\f(Um,\r(2))，I＝eq\f(Im,\r(2)).1．在定義有效值時(shí)要注意：三同eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(相同電阻,相同時(shí)間,產(chǎn)生相同熱量))2．公式Ue＝eq\f(Um,\r(2))、Ie＝eq\f(Im,\r(2))僅適用于正弦式電流．3．在計(jì)算交變電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量和電功率以及確定保險(xiǎn)絲的熔斷電流時(shí)，只能用交變電流的有效值．如電功率的計(jì)算式：P＝IU中，U、I均為有效值．4．在交流電路中，電壓表、電流表等電工儀表的示數(shù)均為交變電流的有效值．在沒有具體說明情況下，所給出的交變電流的電壓、電流指的都是有效值．5．各種使用交變電流用電器銘牌上標(biāo)出的額定電壓、額定電流均指有效值．4．如圖3-3-5所示，是一個(gè)按正弦規(guī)律變化的交變電流的圖象．根據(jù)圖象可知該交變電流的電流有效值是________A，頻率是________Hz.【導(dǎo)學(xué)號：46852060】圖3-3-5【解析】從圖象可知電流的最大值是1A，有效值Ie＝eq\f(Im,\r(2))≈0.707A；周期是s，所以頻率f＝eq\f(1,T)＝5Hz.【答案】0.707A5Hz5．如圖3-3-6所示為一交流電隨時(shí)間而變化的圖象，其中電流的正值為正弦曲線的正半周，其最大值為Im；電流的負(fù)值的強(qiáng)度為Im，則該交流電的有效值為()圖3-3-6A．eq\f(Im,\r(2)) B．eq\r(2)ImC．Im D．eq\f(\r(3),2)Im【解析】交變電流一個(gè)周期內(nèi)通過電阻R產(chǎn)生的熱量為(eq\f(Im,\r(2)))2R×1×10－2＋I(xiàn)eq\o\al(2,m)R×1×10－2，直流電流I通過R相同時(shí)間產(chǎn)生的熱量為I2R×2×10－2.由有效值的定義知：(eq\f(Im,\r(2)))2R×1×10－2＋I(xiàn)eq\o\al(2,m)R×1×10－2＝I2R×2×10－2，得I＝eq\f(\r(3),2)Im.【答案】D6．目前，我國照明電路的電壓瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝311·sin100πtV，則我國照明電路的電壓有效值與頻率分別為()【導(dǎo)學(xué)號：46852061】A．220V,50HzB．311V,50HzC．220V,60HzD．311V,60Hz【解析】由電壓表達(dá)式知Um＝311V，ω＝100πrad/s，則U＝eq\