第3章 第1节　交变电流的特点—2020-2021学年新教材鲁科版（2019）高中物理选择性必修第二册讲义

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第1节　交变电流的特点
学习目标：1.[物理观念]知道什么是直流电、交变电流并能够区分。　2.[物理观
念]知道交变电流的周期、频率以及它们之间的关系。　3.[科学思维]理解交变电流的最
大值和有效值，能利用有效值的定义计算常见交变电流的有效值。
阅读本节教材，回答第 52 页“问题”并梳理必要知识点。
教材 P52 问题提示：交变电流是方向随时间做周期性变化的电流，直流电是方向不
随时间变化的电流。描述交变电流的物理量有周期、频率、最大值和有效值等。
一、直流电流和交变电流
1．直流电流：方向不随时间变化的电流。
2．恒定电流：大小和方向都不随时间变化的电流。
3．交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的电流，俗称交流。
4．图像特点
(1)恒定电流的图像是一条与时间轴平行的直线，如图甲所示。
(2)交变电流的图像有时会在时间轴的上方，有时会在时间轴的下方，即随时间做
周期性变化，如图乙所示。
甲　　　　　　　　　　乙
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 交变电流在一段时间内完成周期性
的时间 变化的次数与这段时间之比
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 s 50 Hz
联系 T＝或
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作交变电流的最大值，又称峰值，交
变电流的电流、电压的峰值分别用 Im和Um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作交变电流的有效值。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＝≈0.707Um，I＝≈0.707Im。
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)只要是交变电流，其峰值就是有效值的倍。 (×)
(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 50 Hz，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．关于交变电流和直流电流的说法中正确的是(　　)
A．如果电流大小随时间做周期性变化，则一定是交变电流
B．直流电流的大小和方向一定不变
C．交变电流一定是按正弦规律变化的
D．交变电流的最大特征就是电流的方向随时间做周期性的变化
D　[直流电流的特征是电流的方向不变，电流的大小可以改变。交变电流的特征
是电流的方向随时间改变。交变电流有多种形式，正弦式交流电只是交变电流中最基
本、最简单的一种，故选项 D正确。]
3．(多选)有一交变电流如图所示，由此图像可知(　　)
A．它的周期是 0.8 s　B．它的最大值是 4 A
C．它的有效值是 2 A D．它的频率是 0.8 Hz
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，无法根据图像计算，故 C、D错，A、B对。]
交变电流与直流电
(教师用书独具)教材 P53“迷你实验室”答案提示：灯丝在磁场中抖动是因为交变
电流的方向周期性变化，灯丝的受力方向周期性变化。
探究交变电流的特点如图所示，把电流表接入到模型发电机的输出端，摇动发电
机的手柄，观察电流表的指针摆动情况是怎样的？电流表指针的摆动情况说明什么问
题？
提示：随着线圈的转动，电流表的指针不停地在“0”刻度线两侧左右摆动，说明
手摇发电机产生的电流大小、方向都处于变化中。
1．直流、交流、恒定电流的特点
(1)电流分类：按电流的方向是否变化分直流和交流两种，方向不变的电流称为直
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