1、22 怎样描述交变电流,课标定位,学习目标：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 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 3能应用数学工具描述和分析处理物理问题 4掌握交流电有效值的计算方法 重点难点：1.交变电流的最大值、有效值、电功率的理解及应用 2非正弦交变电流的有效值的计算,核心要点突破,课堂互动讲练,课前自主学案,知能优化训练,2.2,课前自主学案,一、用哪些物理量描述交变电流 1周期和频率 (1)周期T：交变电流完成一次周期性变化所需要的_用T表示，单位：_ (2)频率：交变电流在1 s内完成周期性变化的次 数用
2、f表示，单位：_,时间,秒(s),赫兹(Hz),2最大值和有效值 (1)交变电流的电动势、电压和电流在某一时刻的数值，叫做交变电流的_值，通常用小写字母e、u、i表示交变电流的最大值是它在一个周期内所能达到的_数值，分别用Em、Um、Im表示也叫做峰值 (2)交变电流的有效值是根据_来规定的，物理学中规定，让阻值相等的两个电阻器分别通以直流电和交流电，如果在相同的时间内产生的热量相等，我们就把这一直流电的数值叫做这个交流电的有效值,瞬时,最大,电流的热效应,(3)有效值和峰值的关系理论计算表明，正弦式交变电流的有效值与峰值之间有如下关系：有效值等于其最大值的_这一关系只适用于正弦式交变电流 (
3、4)在没有特别说明时，通常所说的交变电流的电压、电动势都是指有效值，交流电表测量的值也是有效值，交流用电设备铭牌标出的电压、电流值也是指有效值,图221,二、怎样用数学方法描述交变电流 1用图像描述 正弦交变电流随时间的变化情况可以从图像上表示出来，图像描述的是交变电流随时间变化的规律，它是一条正弦曲线，如图222所示从图中我们可以找出正弦交变电流的_和_,最大值,周期,图222,2用函数式描述 正弦交变电流的电动势e、电压u、电流i随时间变化的规律分别为eEmsint，u_、i_、式中的称为交变电流的_,Umsint,Imsint,角频率,核心要点突破,一、交变电流的最大值和有效值 1交变电
4、流的最大值(Imax、Emax、Umax) 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，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，否则电容器可能被击穿,2交变电流的有效值(I、E、U)是根据电流的热效应来规定的 让交流电和直流电通过相同阻值的电阻，如果它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(如图223所示)如果Q1Q2，那么i的有效值为I,图223,特别提醒：(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
5、值在无特别说明时都是指有效值 (2)交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的引入有效值的概念便于把处理恒定电流的一些方法拓展到交流电中 (3)计算交变电流的功、功率、热量等用有效值,即时应用(即时突破，小试牛刀) 1.一交变电流的波形如图224所示，你能利用实验的方法测得该交变电流的有效值吗？,图224,解析：,可用如图所示的电路测该交变电流的有效值 图中R为两个完全相同的电热器，电热器R上带有温度显示器，控制R1的阻值，当两个R上温度相同时读取电流表的示数I，即为该交变电流的有效值 答案：见解析,二、用数学方法描述交变电流 1交流电的图像 (1)图像，如图225所示，交流电的变化规律可以用
6、图来表示，在直角坐标系中，横轴表示线圈平面跟中性面的夹角(或者表示线圈转动经过的时间t)，纵坐标表示感应电动势e(感应电流i),图225,(2)图像的分析方法应用的注意事项 看清两轴物理量的物理意义，分清是何种图像 分析“斜率”“截距”“点”表示的物理意义 掌握“图与图”“图与式”和“图与物”间的对应关系 2用函数式描述交变电流 (1)表达式 正弦式交变电流的电压u、电流i的函数表达式为 uUmaxsint，iImaxsint 其中Umax为交流电压的最大值，Imax为交变电流的最大值，称为角频率，t为线圈平面和中性面的夹 角,特别提醒：交流电随时间t的变化规律不再是简单的正比例关系，所以借助
7、图像法来分析研究比单纯用代数的方法更简捷、直观,图226,答案：50 0.08 50 0.057 s,课堂互动讲练,(2011年铜川高二检测)图227所示为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227,如图228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的电荷量q； (2)线圈中产生正弦式交变电流的最大值是NBS，则电阻R上所产生的焦耳热Q是多大？,图228,【方法总结】 对交变电流要注意其“四值”含义及适用情况 (1)交变电流的最大值由线圈
8、匝数、线圈面积、磁感应强度和角速度决定，与线圈形状、所处位置无关，讨论用电器的耐压值时，应考虑交变电流的最大值； (2)瞬时值与线圈所处的位置有关，是时刻变化的；,(3)有效值主要用于求电功、电热、电功率、热功率及确定电压表、电流表的读数，尤其要注意保险丝的熔断电流是指交变电流的有效值； (4)平均值对应线圈转动过程中的某一段时间，计算电荷量时必须用平均值,(2011年宝鸡高二检测)一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图229所示由图可知( ),图229,【思路点拨】 根据ut图像中提供的最大值、周期利用数学关系分析求解,【答案】 BD,变式训练 一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的交变电动势的图像如图2210所示，则( ),图2210,A交变电流的频率是4 Hz B当t0时，线圈平面与磁感线垂直 C当t s时，e有最大值 D交变电流的周期是2 s,
