《人教版（2019）高中物理选择性必修第二册导学单》3.2 描述交变电流的物理量 参考答案

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3.2 描述交变电流的物理量
【学习目标】
1．知道交变电流的周期、频率的含义，知道我国生产和生活用电的周期（频率）的大小。
2．运用等效代替法计算某些交变电流的有效值。
3．会应用正弦式交变电流的有效值公式进行有关计算。
4. 区分交变电流的峰值、瞬时值、有效值和平均值的物理意义，知道上述“四值”的应用
范围。
【开启新探索】
　　正弦式交变电流的大小和方向都随时间发生周期性变化，那么我们如何描述这种电流
的变化特征呢？
【质疑提升 1】周期和频率
1. 交变电流的电流随时间做周期性的变化，那么什么是交变电流的周期、频率，周期和频
率有怎样的物理意义？两者间又有怎样的关系？
　　周期：线圈转动一周，电压、电流都发生　　　　周期性变化。我们把交变电流完成
周期性变化所需的时间，叫作它的周期。通常用 　　　　　表示，单位是
。
　　频率：完成周期性变化的　　　　　与所用　　　　　　　之比叫作它的频率。数值
上等于交变电流在　　　　　　内完成周期性变化的　　　　。频率通常用
表示，单位是　　　。
交流电周期、频率，线圈角速度之间的关系？
2.　我们所用的市电：220V　50Hz，则市电周期为　　　，线圈转动的角速度为　　　　，
转速为　　　　。　　
【质疑提升 2】正弦式交变电流的公式和图像，交变电流的峰值
1.　为精确、详细描述交变电流随时间的变化情况，可以采用公式和图像两
种方式，并且两种方式可以相互转化。如图所示为小型交流发电机中，
矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间呈正弦
函数关系。则由图像可知交变电流的电动势随时间变化关系为
。
2.　上述函数关系可以求出任一时刻的电动势，所以我们将 e称为　　　　　值。
3.　瞬时电流通常用符号　　　　表示，瞬时电压通常用符号　　　　表示。
4.　上述图像和函数关系还可以看出交变电流存在着峰值。那么什么是交变电流的峰值？
峰值在生产生活中有怎样的应用？
　　（1）交变电流的峰值：交变电流在变化过程中的　　　　值，称交变电流的峰值。
　　　　（2）交变电流的峰值表示交变电流的电流　　　　　或电压的　　　　　。
　　　　（3）电流的峰值通常用符号　　　表示，电压的峰值通常用符号　　　表示，电动势
的峰值通常用符号　　　表示。
t
t2 t4
Em
0t1 t3
e
（4）电容器所能承受的电压要　　　交流电压的峰值，否则电容器可能被击穿。（选
填“高于”、“低于”）
【质疑提升 3】交变电流的有效值、正弦式交变电流的有效值
1.　如图所示的交变电流通过一个 R=1Ω 的电阻。
（1）你是否能计算通电 1s 内电阻 R中产生的热量?
（2） 如果大小、方向都不变的恒定电流 I 通过电阻 R，也能在
1s 内产生同样的热，这个电流 I 是多大?
2.　通过上面的计算，我们可以发现，交变电流 i 在一个周期内，通过某一电阻产生的电
热，与恒定电流 I 在同样时间、通过同一电阻产生的电热相同。我们把恒定电流 I 作
为交变电流的有效值。体会一下什么是交变电流的有效值？
3.　这里的“有效”有怎样的物理意义？
4.　试计算如图所示电流、电压的有效值（电压的有效值通常用　　表示，电流的有效值
通常用　　表示。）。
5.　阅读课本，说明：正弦式交流电的有效值 I
、
U与峰值 Im、Um之间有着怎样的关系？
6.　有效值在生产生活中有大量的应用，理解下列情景所描述的是瞬时值、最大值、有效
值？
（1）我们通常所说的 220V 电压是指　　　　；
（2）某交流用电器铭牌上所标的额定电压、额定电流：36V 10A，一般是指　　　　；
（3）一般交流电表测量的数值是指　　　　；
（4）以后提到交变电流的数值，凡没有特别说明的，都是指　　　。
7.　除瞬时值、最大值、有效值外，有时还涉及平均值，平均电动势一般用 　　　求解。
在求解时　　　要用平均值。
【学以致用】
1．一矩形线圈，绕垂直匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势 e
随时间 t的变化如图所示，下列说法中正确的是（ ）
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