第3章第1节交变电流的特点.docx

1、第3章第1节交变电流的特点第1节：交变电流的特点1两种电源(1)直流电源：电动势大小 且有正极、负极。(2)交流电源：电动势大小 ，且没有正极、负极。2两种电流(1)恒定电流： 都不随时间变化的电流。(2)交变电流：大小和方向随时间做 变化的电流。1交变电流与直流电的辨析(1)交变电流的方向随时间变化，而直流电的方向不随时间变化。(2)判断是不是交变电流，至少在一个周期内观察。如矩形波，该电流在半个周期的正半轴或负半轴，电流的大小和方向都没有发生变化，但在一个周期或更长的时间内，电流的方向随时间发生变化，所以是交变电流。(3)交变电流的波形不一定是曲线，不能认为凡是曲线的，一定是交流电。2几种

2、常见交变电流图3111关于交变电流和直流电的说法中，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1周期交变电流完成一次 所需要的时间，用符号T表示，单位是s。2频率1 s内交变电流完成 的次数，用f表示，单位是 。(1)二者关系：T。(2)我国工农业及生活用电的周期为 s，频率为50 Hz，电流方向每秒改变 次。3正弦式交变电流大小和方向随时间按正弦规律变化的交变电流。1对周期和频率的理解(1)周期和频率是描述交变电流变化快慢的物理量。(2)从线圈转动来说，周期就

3、是线圈在磁场中转动一周所用的时间，频率就是线圈在磁场中一秒钟内转动的圈数。(3)周期越大，表示交变电流完成1次周期性变化所需要的时间越长，也就是变化得越慢。频率越大，表示交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数越多，也就是变化得越快。(4)在一个周期内，交变电流的方向改变2次。2周期(T)、频率(f)与角速度()的关系2f2随着文化教育交流的日益频繁，出国上学的人数越来越多。在国外读高中的刘伟刚刚回到了自己的家乡，带回了一些“洋电器”，其中就有标有“，210 V,60 Hz”的打点计时器，试探究：(1)“，210 V,60 Hz”表示的意义是什么？(2)若用来拖动纸带打点测定物体的加速度，打点

4、周期按 s计算，测量值比真实值偏大还是偏小？1最大值(1)定义：交变电流在1个周期内电压和电流能达到的最大值又称峰值，分别用Um和Im表示。(2)最大值可以表示交变电流的峰值或电压的峰值，但不适于用来表示交流电产生的效果。(3)电气元件或设备上所标的耐压值是指该设备所能承受的交流电压的 。2有效值(1)定义：使交变电流和直流通过 的电阻，如果它们在相等时间内产生的 相等，就把这一直流的数值叫做这一交变电流的 。(2)正弦式交变电流的有效值与最大值之间的关系：ImI，UmU。(3)交流用电设备上所标的 和 是有效值；交流电流表和 的示数是有效值；交变电流的数值在无特别说明时都指 。1有效值的理解

5、(1)交变电流有效值是根据电流的热效应来规定的，与电流的方向无关，但一般与所取时间的长短有关，在无特别说明时是由一个周期的时间来确定的。(2)在定义有效值时应注意三个相同：相同电阻；相同时间；产生相同热量。2有效值的计算方法(1)分段计算交变电流在一个周期内产生的热量Q。(2)让直流电流(实际上是恒定电流)通过相同的电阻在交变电流的一个周期时间内产生的热量等于Q。如：QI2RT，或QT或QT。相对应的I、U、E即为交变电流、电压、电动势的有效值。(3)只有正、余弦式交变电流才有IIm/，其他情况应根据电流热效应求得有效值。3一个电热器接在10 V的直流电源上，在t s内产生的焦耳热为Q。今将该

6、电热器接在一交流电源上，它在2t s内产生的焦耳热为Q，则这一交流电源的交流电压的最大值和有效值分别是()A最大值是10 V，有效值是10 VB最大值是10 V，有效值是5 VC最大值是5 V，有效值是5 VD最大值是20 V，有效值是10 V例1如图312所示图象中不属于交流电的有()图312思路点拨解答本题时，可按以下思路分析：借题发挥变化的电流不一定是交流，如方向不变，只是大小变化的电流是直流，因而“方向是否变化”是区分直流电和交流电的关键，而“方向的变化”在电流图象中表现为电流正负数值的变化。对于如图313所示的电流i随时间t做周期性变化的图象，下列描述哪些是正确的()A电流的大小变化

7、，方向也变化，是交流电B电流的大小变化，方向不变，不是交流电 图313C电流的大小不变，方向不变，是直流电D以上说法都不正确例2如图314所示为一交变电流随时间变化的图像，求此交变电流的有效值。图314思路点拨解此题明确三点：(1)分段后交变电流都满足正弦关系。(2)每半个周期最大值不同。(3)有效值计算用一个周期的时间。借题发挥计算交变电流有效值的依据是电流的热效应，解题时，还要注意以下几个问题：(1)交变电流产生的热量，与电流的方向无关。(2)求解有效值时，时间一般只选取一个周期。(3)交变电流在一个周期内产生的热量，等于各部分电流产生的热量之和。上题中若通过滤波的方式，将下半周期电流去掉

8、，则变成如图315所示，则其有效值为多少？ 图315随堂基础巩固1下列各图所示中，表示交变电流的是()图3162关于交流电的有效值和最大值，下列说法正确的是()A任何形式的交流电压的有效值都是U的关系B只有正弦式交流电才有U的关系C照明电压220 V和动力电压380 V指的都是最大值D交流电压表和电流表测量的是交流电的最大值3如图317是一个正弦式交变电流的图象，下列说法正确的是()图317A周期是0.2 s，电流的峰值是10 AB周期是0.15 s，电流的峰值是10 AC频率是5 Hz，电流的有效值是10 AD频率是0.2 Hz，电流的有效值是7.07 A4图318中两交变电流分别通过相同电

9、阻R。图318(1)分别写出它们的有效值、周期、频率。(2)计算它们在R上产生的功率之比。课时跟踪训练1下列提到的交流电，哪一个是指有效值()A交流电压表读数 B保险丝熔断电流C电容器击穿电压 D220 V交流电压2某电容器两端所允许加的最大直流电压是250 V。它在正弦交流电路中使用时，交流电压可以是()A250 V B220 VC352 V D177 V3在阻值为R1和R2的两个电阻的两端，分别加上50 V的直流电压和某一交流电压，则下面关于交流电压有效值的说法中正确的是()A若两电阻在相等时间内产生的热量相等，则交流电压有效值为50/ VB若R1R2，且两电阻热功率相等，则交流电压有效值

10、为50 VC若R1R2，且两电阻产生的热量相等，则交流电压有效值为50 VD不论R1是否等于R2，只要两电阻的热功率相等，就有交流电压的有效值为50 V4一个电热器接在10 V的直流电压上，消耗的功率是P，当把它接到一个正弦式交变电压上时，消耗的功率是，则该交变电压的最大值是()A5 V B7.1 VC10 V D12 V5（2012广东高考）某小型发电机产生的交变电动势为e50 sin100t(V)。对此电动势，下列表述正确的有()A最大值是50 VB频率是100 HzC有效值是25 VD周期是0.02 s6图1表示一交变电流的电流随时间而变化的图象，此交变电流的有效值是()图1A5 A B

11、5 AC3.5 A D3.5 A7如图2所示，图(a)是最大值为2 A的矩形波，图(b)是最大值为2 V的正弦交变电压，今有两个阻值完全相同的灯泡甲和乙，甲通入如图(a)所示的交变电流，乙两端接如图(b)所示的交变电压，如果甲、乙两灯消耗的电功率相等，设灯泡的电阻不随温度变化，则灯泡的电阻是()图2A. B1 C. D2 8一个边长为6 cm的正方形金属线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，电阻为0.36 。磁感应强度B随时间t的变化关系如图3所示，则线框中感应电流的有效值为() A.105 A B.105 A 图3C.105 A D.105 A9如图4所示的电流i通过一个R1 的电阻，它不

12、是恒定电流。图4(1)计算通电1 s内电阻R中产生的热量。(2)计算该交流电的有效值。10图5甲为电热毯的电路示意图，电热丝接在e311sin100t(V)的电源上，电热毯被加热到一定温度后，通过装置P使输入电压变为图乙所示波形，从而进入保温状态。若电热丝电阻保持不变，此时交流电压表的示数为多少？图5参考答案1(1)恒定 (2)变化2(1)大小和方向 (2)周期性1周期性变化2周期性变化 Hz。(2)0.02 s 100次。1(2)效果。(3)最大值。2(1)阻值相同，热量，有效值。(3)额定电压，额定电流，交流电压表，有效值。1解析：直流电的特征是电流的方向不变，电流的大小可以改变。交变电流

13、的特征是电流的方向随时间改变。交变电流有多种形式，正弦式交变电流只是交变电流中最基本、最简单的一种。故选D。答案：D2解析：(1)“，210 V,60 Hz”表示打点计时器的电源为额定电压是210 V，额定频率是60 Hz的交流电。(2)当他拿回家乡后再做实验时，交流电的频率是50 Hz，周期为 s，打点计时器的打点周期也是 s，而不是 s，由a，代入T s时，将使加速度a的计算值比真实值偏大。答案：见解析3解析：根据Qt，在直流电中：Qtt；在交流电中：Q2t，因此，U5 V，Um10 V。答案：B例1解析根据交变电流的定义，方向变化的电流为交流，在it或ut图象中表现为i或u正负数值的变化

14、，在it(ut)时间轴上方为正，下方为负，符合上述特点的有A、B、D，而C图象始终在t轴上方，为直流电。答案C解析：由it图象可知，电流的大小变化，但电流方向一直为正，故电流方向不变，据交流电、直流电的广义定义可知，是直流电。B正确。答案：B例2解析由有效值的定义可得I2RTIRIR即I2()2()2 解得I A。答案 A解析：根据有效值的定义：()2RI2RT解得：I1 A。答案：1 A随堂基础巩固1解析：方向随时间做周期性变化是交变电流最重要的特征。A、B、C三项所示的电流大小随时间做周期性变化，但其方向不变，不是交变电流，它们所表示的是直流。故选D。答案：D2解析：只有正弦式交流电才有U

15、的关系，其他交流电不适用，故A错误，B正确；家用照明电压、动力电压均指有效值，交流电表测量的也是有效值，故C、D错误。答案：B3解析：由图象可知T0.2 s，Im10 A，故频率f5 Hz，I57.07 A，A正确，B、C、D错误。答案：A4解析：(1)题图甲为正弦交变电流，其有效值I10.707Im3.54 A，周期T10.4 s，频率f12.5 Hz；题图乙为方波交流电，电流的大小不变，方向作周期性变化，由于热效应与电流方向无关，因而它的有效值I25 A，周期T20.3 s，频率f2 Hz。(2)由公式PI2R得P甲P乙12。答案：(1)3.54 A,0.4 s,2.5 Hz5 A,0.3

16、 s， Hz(2)12课时跟踪训练1解析：根据对交流电有效值的定义及理解，C是交流电的峰值。答案：ABD2解析：电容器的耐压值是指最大值，而交流电压是指的有效值，根据正弦交流电的有效值公式得：U V177 V。答案：D3解析：对A、D项，因不确定两个电阻间的大小关系，所以不能确定交流电的有效值。对B项，两只电阻相等，又有热功率相等，所以直流电压值就等于交流电压的有效值，正确。对C项，没有强调在相等的时间内产生相等的热量，故错误。答案：B4解析：设电热器的电阻为R，则P，当接在交变电压上时()2/R，解得Um5 V7.1 V。答案：B5解析：最大值Em50 V，有效值为E25 V，频率为50 H

17、z，周期为T0.02 s，所以CD正确。答案：CD6解析：根据交变电流有效值的定义知，让交变电流和一恒定电流同时通过一个电阻，如果在相同时间内电阻产生的热量相同，则此时恒定电流的电流值即为该交变电流的有效值，因此，我们只需研究一个周期内电阻产生的热量即可，因而有IRIRI2RT(4)2R0.01(3)2R0.01I2R0.02解得I5 A答案：B7解析：设灯泡的电阻为R，电流的热效应与电流的方向无关，当甲中通入如图(a)所示的交变电流时，虽然电流方向做周期性变化，但电流大小不改变，则在一个周期内甲消耗的电功率为P甲IR4R乙两端接如图(b)所示的交变电压，热功率为P乙由题意知P甲P乙，即4R解

18、得R 。答案：A8解析：由图知03 s内：2103 T/s为恒量，所以此段时间内I1 A2105 A，同理35 s内电流I23105 A，方向与I1相反；由有效值定义得IRt1IRt2I2R(t1t2)，所以I105 A，故选B。答案：B9解析：(1)电流i在1 s内产生的热量Q2IRt12IRt221210.2 J22210.3 J2.8 J。(2)由I2RtQ得电流I A1.67 A即该交变电流的有效值为1.67 A。答案：(1)2.8 J(2)1.67 A10解析：取乙图一个周期(0.02 s)进行研究，由交变电流有效值定义可知Q有效Q直，所以20.01 s00.02 s，得U156 V，即电压表的示数为156 V。答案：156 V