人教版(新教材)高中物理選擇性必修第二冊PAGEPAGE13.2交變電流的描述〖學習目標〗1．理解交變電流的周期、頻率以及它們之間的關系。2．知道我國生產和生活用電的周期（頻率）的大小。3．理解什么是交變電流的峰值和有效值，知道它們之間的關系。〖學習重難點〗1．交變電流有效值概念。2．交變電流有效值概念及計算。〖學習過程〗一、回顧復習1．交變電流（AC）電流、電壓大小和方向隨時間做周期性變化，這樣的電流叫作交變電流。2．正弦式交變電流（1）最大值（峰值）：Em、Um（2）瞬時值：u3．正弦交流電的變化規律：（從中性面開始計時）eiu二、新課學習（一）周期和頻率1．周期：___________________________________________，叫做交變電流的周期，用_____表示。2．頻率：____________________________________________，叫做交變電流的頻率，用_____表示。周期和頻率的關系：__________我國使用的交變電流頻率f=_________，周期T=________。3．角速度：__________________________________________，用ω表示。角速度與周期及頻率的關系：ω=_（二）峰值和有效值1．峰值：_______________________________________________。電容器的耐壓值是指能夠加在它兩端的___________________，若電源電壓的最大值超過耐壓值，電容器可能被_________。交變電流的峰值為：Em思考與討論：如圖所示電流I通過一個R=1Ω的電阻。它不是恒定電流。①怎樣計算通電1s內電阻R中產生的熱量？②如果有一個大小、方向都不變的恒定電流通過這個電阻R也能在1s內產生同樣的熱量，這個電流是多大？2．有效值：__________________________________________________________________。物理意義：__________________________________________________________。正弦交流電的有效值與最大值的關系：I＝，U＝。重點說明：1．任何電流都有有效值，但上述關系只限于________________，對其他形式的交變電流并不適用。需按定義計算。2．交流用電器的額定電壓和額定電流指的是________________。3．交流電流表和交流電壓表的讀數是有效值，對于交流電若有特殊說明的均指有效值。4．在求交流電的功、功率或電熱時必須用交流電的________________。（三）正弦式交變電流的公式和圖像1．正弦式交變電流的圖像：2．正弦式交變電流的瞬時電壓u=（四）拓展學習：電感器和電容器對交變電流的作用1．演示：電感對直流和交流的阻礙作用。實驗現象：____________________________________________________________得出結論：____________________________________________________________。說明電感器通________，阻________。2．演示：電容對直流和交流的阻礙作用。實驗現象：____________________________________________________________得出結論：____________________________________________________________。說明電容器通________，阻________。〖鞏固練習〗1．下面關于交變電流的說法中正確的是（）A．交流電器設備上所標的電壓和電流值是交流的最大值B．用交流電流表和電壓表測定的讀數值是交流的瞬時值C．給定的交流數值，在沒有特別說明的情況下都是指有效值D．跟交流有相同的熱效應的直流的數值是交流的有效值2．一只“220V，100W”的燈泡接在u=311sin314tV的交變電源上，則下列判斷正確的是（）A．燈泡能正常發光B．與燈泡串聯的電流表的示數為0.45AC．與燈泡并聯的電壓表的示數為220VD．通過燈泡的電流的表達式為i=0.64sin314tA3．已知某電阻元件在正常工作時，通過它的電流按如圖所示的規律變化，今將這個電阻元件與一個多用電表串聯(已調至交變電流電流擋)，則多用電表的讀數為()A．5AB．4AC．4eq\r(2)AD．5eq\r(2)A4．某交變電流表串聯一電阻構成交變電壓表，總電阻R=2kΩ，然后將改裝的電表接到u=311sin100πtV的交流電源上，則（）A．通過電流表電流的瞬時值為0.11sin100πtAB．作為改裝的電壓表，其兩端電壓的瞬時值為311sin100πtVC．電流表的示數為0.11AD．作為改裝的電壓表，其示數應為311V5．電容器的兩個極板間的電壓如果太高，絕緣層就會擊穿，損壞電容器，電容器的耐壓值一般都標在外殼上。有些電容器是用在交流電路中的。一個標有耐壓250V的電容器，能否用在220V的交流電路中？為什么？6．有一交變電壓的變化規律為U=311sin314tV，若將一輝光電壓是220V的氖管接上此交變電壓，則在1s內氖管發光的時間是多少？

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁新課學習（一）1．交變電流完成一次周期性變化所需的時間T2．交變電流完成周期性變化的次數與所用時間之比fT=1f或f=1T3．線圈在磁場中轉動的角速度ω=（二）1．交變電流的電壓、電流所能達到的最大數值電壓的最大值擊穿NBSω思考與討論：（1）設0-0.2s內電路中產生的熱量為Q1，則Q1=12×1×0.2=0.2J設0.2-0.5s內電路中產生的熱量為Q2，則Q2=22×1×0.3=1.2J設0.5-0.8s內電路中產生的熱量為Q3，則Q3=22×1×0.3=1.2J設0.8s-1s內電路中產生的熱量為Q4，則Q4=12×1×0.2=0.2J故1s內產生的總熱量Q=Q1+Q2+Q3+Q4=2.8J（2）2.8=I2×1×12得出A=1.67A。2．讓交變電流與恒定電流分別通過相同的電阻，如果它們在交流的一個周期內產生的熱量相等，則這個恒定電流的電流I、電壓U，叫作這個交流的有效值。反映交變電流所產生的效果的物理量I＝eq\f(Im,\r(2))，U＝eq\f(Um,\r(2))重點說明：1．正弦交變電流2．有效值。4．有效值。（三）u（四）1．接直流的亮些，接交流的暗些：電感對直流電沒有阻礙作用對交流電卻有：通直流，阻交流2．通入直流電，燈泡不亮；接入交流電時，燈泡亮了直流電不能通過電容器，交流能夠通過電容器通交流，隔直流〖鞏固練習〗1．CD2．ABCD3．A4．BC5．不能。因為電容器上標的耐壓250V，是指電容器所能承受的電壓值（若超過250V，就會使電容器極板間的絕緣物質被擊穿而導電），而通常所說的交流電路的電壓是220V，指的是電壓的有效值，它的最大值為：2×220V=310V，這個電壓高于250V，所以這個電容器不能用。6．〖解析〗根據U=311sin314tV，可知交變電壓的周期：T=2πω將U=220V代入U=311sin314t，可得在0~T/2（1/100s）內，交變電壓瞬時值恰等于輝光電壓的兩個時刻分別為：t1=1/400s和t2=3/400s在0~T/2時間內，氖管發光時間（電壓瞬時值不小于輝光電壓的時間）為Δt=t2-t1=（3/400-1/400）s=1/200s在1s內氖管發光的總時間為t=2×1TΔt=100Δt3.2交變電流的描述〖學習目標〗1．理解交變電流的周期、頻率以及它們之間的關系。2．知道我國生產和生活用電的周期（頻率）的大小。3．理解什么是交變電流的峰值和有效值，知道它們之間的關系。〖學習重難點〗1．交變電流有效值概念。2．交變電流有效值概念及計算。〖學習過程〗一、回顧復習1．交變電流（AC）電流、電壓大小和方向隨時間做周期性變化，這樣的電流叫作交變電流。2．正弦式交變電流（1）最大值（峰值）：Em、Um（2）瞬時值：u3．正弦交流電的變化規律：（從中性面開始計時）eiu二、新課學習（一）周期和頻率1．周期：___________________________________________，叫做交變電流的周期，用_____表示。2．頻率：____________________________________________，叫做交變電流的頻率，用_____表示。周期和頻率的關系：__________我國使用的交變電流頻率f=_________，周期T=________。3．角速度：__________________________________________，用ω表示。角速度與周期及頻率的關系：ω=_（二）峰值和有效值1．峰值：_______________________________________________。電容器的耐壓值是指能夠加在它兩端的___________________，若電源電壓的最大值超過耐壓值，電容器可能被_________。交變電流的峰值為：Em思考與討論：如圖所示電流I通過一個R=1Ω的電阻。它不是恒定電流。①怎樣計算通電1s內電阻R中產生的熱量？②如果有一個大小、方向都不變的恒定電流通過這個電阻R也能在1s內產生同樣的熱量，這個電流是多大？2．有效值：__________________________________________________________________。物理意義：__________________________________________________________。正弦交流電的有效值與最大值的關系：I＝，U＝。重點說明：1．任何電流都有有效值，但上述關系只限于________________，對其他形式的交變電流并不適用。需按定義計算。2．交流用電器的額定電壓和額定電流指的是________________。3．交流電流表和交流電壓表的讀數是有效值，對于交流電若有特殊說明的均指有效值。4．在求交流電的功、功率或電熱時必須用交流電的________________。（三）正弦式交變電流的公式和圖像1．正弦式交變電流的圖像：2．正弦式交變電流的瞬時電壓u=（四）拓展學習：電感器和電容器對交變電流的作用1．演示：電感對直流和交流的阻礙作用。實驗現象：____________________________________________________________得出結論：____________________________________________________________。說明電感器通________，阻________。2．演示：電容對直流和交流的阻礙作用。實驗現象：____________________________________________________________得出結論：____________________________________________________________。說明電容器通________，阻________。〖鞏固練習〗1．下面關于交變電流的說法中正確的是（）A．交流電器設備上所標的電壓和電流值是交流的最大值B．用交流電流表和電壓表測定的讀數值是交流的瞬時值C．給定的交流數值，在沒有特別說明的情況下都是指有效值D．跟交流有相同的熱效應的直流的數值是交流的有效值2．一只“220V，100W”的燈泡接在u=311sin314tV的交變電源上，則下列判斷正確的是（）A．燈泡能正常發光B．與燈泡串聯的電流表的示數為0.45AC．與燈泡并聯的電壓表的示數為220VD．通過燈泡的電流的表達式為i=0.64sin314tA3．已知某電阻元件在正常工作時，通過它的電流按如圖所示的規律變化，今將這個電阻元件與一個多用電表串聯(已調至交變電流電流擋)，則多用電表的讀數為()A．5AB．4AC．4eq\r(2)AD．5eq\r(2)A4．某交變電流表串聯一電阻構成交變電壓表，總電阻R=2kΩ，然后將改裝的電表接到u=311sin100πtV的交流電源上，則（）A．通過電流表電流的瞬時值為0.11sin100πtAB．作為改裝的電壓表，其兩端電壓的瞬時值為311sin100πtVC．電流表的示數為0.11AD．作為改裝的電壓表，其示數應為311V5．電容器的兩個極板間的電壓如果太高，絕緣層就會擊穿，損壞電容器，電容器的耐壓值一般都標在外殼上。有些電容器是用在交流電路中的。一個標有耐壓250V的電容器，能否用在220V的交流電路中？為什么？6．有一交變電壓的變化規律為U=311sin314tV，若將一輝光電壓是220V的氖管接上此交變電壓，則在1s內氖管發光的時間是多少？

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁新課學習（一）1．交變電流完成一次周期性變化所需的時間T2．交變電流完成周期性變化的次數與所用時間之比fT=1f或f=1T3．線圈在磁場中轉動的角速度ω=（二）1．交變電流的電壓、電流所能達到的最大數值電壓的最大值擊穿NBSω思考與討論：（1）設0-0.2s內電路中產生的熱量為Q1，則Q1=12×1×0.2=0.2J設0.2-0.5s內電路中產生的熱量為Q2，則Q2=22×1×0.3=1.2J設0.5-0.8s內電路中產生的熱量為Q3，則Q3=22×1×0.3=1.2J設0.8s-1s內電路中產生的熱量為Q4，則Q4=12×1×0.2=0.2J故1s內產生的總熱量Q=Q1+Q2+Q3+Q4=2.8J