第10讲 交变电流的描述（解析版）-【帮课堂】2021-2022学年高二物理同步精品讲义（人教版2019选择性必修第二册）

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第10 讲 交变电流的描述
课程标准 课标解读
1.能用公式和图像描述正弦交变电流。
2.用示波器或其他设备观察交变电流的波
形，并测算其峰值和有效值。
1.知道交变电流的周期、频率的概念，掌握
T
、
f
、
ω
之间的关系。
2.理解交变电流的峰值、有效值的概念，会根据电流
的热效应计算电流的有效值。
3.理解正弦式交变电流的公式和图像。
知识点 01 周期和频率
1．周期(T)：交变电流完成一次周期性变化所需的时间．
2．频率(f)：周期的倒数叫作频率，数值等于交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数．
3．周期和频率的关系：T＝或 f＝.
4．角速度与周期、频率的关系：ω＝＝2πf.
【即学即练 1】某交流发电机的示意图如图甲所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转
动。已知线圈面积
S
=0.01m2，线圈电阻
r
=2Ω，外接定值电阻的阻值
R
=8Ω，其他电阻不计，电路中的交流
电压表、交流电流表均为理想电表，线圈产生的感应电动势随时间的变化规律如图乙所示。下列说法正确
的是（　　）
A．线圈产生的交变电流的频率为 100Hz B．电流表的示数为 0.6A
C．电压表的示数为 6V D．匀强磁场的磁感应强度大小为 6T
【答案】B
【解析】A．线圈产生的交变电流的周期为
T
=0.02s
则频率为
选项 A 错误；BC．交流电动势的有效值为
则
则电流表的示数为 0.6A；电压表的示数为
U
=
IR
=4.8V
选项 B 正确，C 错误。 D．根据
匀强磁场的磁感应强度大小为
选项 D 错误。故选 B。
知识点 02 峰值和有效值
1．峰值：交变电流的电压、电流能达到的最大数值叫峰值．电容器所能承受的电压要高于交流电压的峰
值，否则电容器就可能被击穿．
2．有效值：让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交变电流的一个周期内它们产生的
热量相等，则此恒定电流的数值叫作交变电流的有效值．
3．在正弦式交变电流中，最大值与有效值之间的关系
E＝＝0.707Em，U＝＝0.707Um，I＝＝0.707Im
【知识拓展 2】
1．峰值：(1)交变电流的电压、电流能达到的最大数值叫峰值，若将交流电接入纯电阻电路中，则电路中
的电流及外电阻两端的电压的最大值分别为 Im＝，Um＝ImR.
(2)电容器耐压值要高于交流电压的峰值才不会被击穿．
2．有效值：确定交变电流有效值的依据是电流的热效应．
让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交变电流的一个周期内它们产生的热量相等，则
此恒定电流值叫作交流电的有效值．
(1)在正弦式交变电流中，最大值与有效值之间的关系为：E＝＝0.707Em，U＝＝0.707Um，I＝＝0.707Im.
(2)当电流是非正弦式交变电流时，必须根据有效值的定义求解．先计算交变电流在一个周期内产生的热量
Q，再将热量 Q用相应的物理量的有效值表示，即 Q＝I2RT 或Q＝T，最后代入数据求解有效值．
【即学即练 2】传统的自行车发电机内部电路如图甲所示，驱动轴一端与自行车车轮相连，另一端连接条
形永久磁铁，车轮转动过程中，驱动轴带动永久磁铁在 形软铁芯之间匀速转动，发电机线圈两端产生的
交变电压波形如图乙所示。已知波形图中正、负尖峰电压分别为 和 ，两个相邻正、负尖峰电压所
对应的时间差为 ，发电机线圈匝数为 。下列判断正确的是（　　）
A．驱动轴转动的角速度
B．线圈电压的有效值
C．穿过线圈磁通量变化率的最大值
D．相邻两个向上尖峰时间内，线圈电压的平均值
【答案】C
【解析】A．已知两相邻正、负尖峰电压对应时间差为 ，可得交变电流的周期 ，驱动轴转动的角
速度
A 错误；B．交变电流不是按正弦规律变化的，电压最大值与有效值的关系不是 ，B 错误；C．由
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