1、第五章 交变电流第二节 描述交变电流的物理量 学案班别 姓名 学号 一、自主预习1.周期和频率（1）周期（T）：交变电流完成一次周期性变化（线圈转一周）所需的时间，单位是秒（s），公式_；（2）频率（f）：交变电流在1 s内完成_变化的次数，单位是赫兹（Hz）；（3）周期和频率的关系：_。2.交变电流的瞬时值、峰值、有效值、平均值（1）瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数。在求解某一时刻线圈受到的磁力矩时，用的是瞬时值；（2）峰值：交变电流的电流或电压所能达到的_，也叫最大值；电容器的击穿电压为最大值。（3）有效值：跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值叫做交变电流的有效值。对正弦交流电，
2、其有效值和峰值的关系为：_、_、_。用电器的铭牌上标的是有效值，“电流表”和“电压表”测量的值是“有效值”，在研究交变电流的功率和产生的热量时，只能用有效值。（4）平均值：是交变电流图象中波形与横轴所围面积跟时间的_。在求交变电流流过导体的过程通过导体横截面积的电量时，用的是平均值。二、课堂突破（一）交变电流的“四值”的比较与理解1交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较物理量物理含义重要关系适用情况及说明瞬时值交变电流某一时刻的值e=Emsin t，i=Imsin t计算线圈某时刻的受力情况峰值最大的瞬时值Em=nBS，讨论电容器的击穿电压有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值，适用
3、于正（余）弦式交变电流（1）计算与电流的热效应有关的量（如电功、电功率、电热等）（2）电气设备“铭牌”上所标的一般是有效值（3）保险丝的熔断电流为有效值平均值交变电流图象中图线与时间轴所夹的面积与时间的比值；计算通过电路截面的电荷量【例题1】（多选）一线圈在磁场中转动产生的正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示。由图可知（ ）A该交流电的电压瞬时值的表达式为u=100sin50t（V）B0.01 s末线圈处于中性面的位置C该交流电电压的有效值为100VD若将该交流电压加在阻值为R=100 的电阻两端，则电阻消耗的功率为50 W（二）求交变电流有效值的方法（1）公式法利用、计算，只适用于正余弦
4、式交流电。（2）利用有效值的定义计算（非正弦式交流电）在计算有效值时“相同时间”至少取一个周期或周期的整数倍。（3）利用能量关系当有电能和其他形式的能转化时，可利用能的转化和守恒定律来求有效值。【例题2】图甲、图乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示的电压按正弦规律变化，图乙所示的电压是正弦函数的一部分。下列说法错误的是（ ）A图甲、图乙均表示交流电B图甲所示电压的瞬时值表达式为u=20sin 100t（V）C图乙所示电压的有效值为20 VD图乙所示电压的有效值为10 V三、巩固训练1下列所列数据不属于交流电有效值的是（ ）A交流电表的示数 B灯泡的额定电压C电容器的耐压值 D保险丝的额定电流
5、2（多选）一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的感应电动势e随时间t的变化规律如图所示，下列说法正确的有（ ）At1时刻线圈位于中性面Bt2时刻通过线圈的磁通量最大C电动势的有效值为D一个周期内交变电流的方向改变一次3（多选）如图所示，一面积为S，电阻为R的N匝矩形线圈处于一个交变的磁场中，磁感应强度的变化规律为B=B0sin t。下列说法正确的是（ ）A线框中会产生交变电流B在t=时刻，线框中感应电流达到最大值C从t=0到t=这一过程中通过导体横截面积的电荷量为D若只增大变化磁场的频率，则线框中感应电流的频率也将增加，但电流的有效值不变4电阻R1、R2与交流电源按照图（a）方
6、式连接，R1=10 ，R2=20 。合上开关S后，通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图（b）所示。则（ ）A通过R1的电流有效值是1.2 ABR1两端的电压有效值是6 VC通过R2的电流最大值是1.2 ADR2两端的电压最大值是6 V5图甲、图乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示的电压按正弦规律变化，图乙所示的电压是正弦函数的一部分。下列说法错误的是（ ）A图甲、图乙均表示交流电B图甲所示电压的瞬时值表达式为u=20sin 100t VC图乙所示电压的有效值为20 VD图乙所示电压的有效值为10 V6如图所示是一交变电流的it图象，则该交变电流的有效值为（ ）A4 A B2 A
7、CA D A7（多选）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，如图所示。此线圈与一个R=9 的电阻构成闭合电路，线圈自身的电阻r=1 ，下列说法正确的是（ ）A交变电流的周期为0.2 sB交变电流的频率为2.5 HzC发电机输出的电压有效值为D发电机输出的电功率为18 W8如图所示，一面积为S、匝数为N、电阻为r的矩形线圈，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO轴以角速度匀速转动，外电路电阻为R（电表均为理想电表），求：（1）以图示位置开始计时，写出线圈中感应电动势e随时间t变化的表达式；（2）电压表的读数U和电流表读数I；（3）线圈由图示位置转过
8、90的过程中，外力对线框做的功W。9下列关于交流的几种说法中，正确的是（ ）A交流电器设备上所标的电压、电流值是峰值B交流电流表和交流电压表的值是瞬时值C交流电流表和交流电压表的值是峰值D跟交流有相同热效应的直流的值是交流的有效值10（多选）图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为交流电流表，线圈绕垂直于磁场的水平轴OO沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示，以下判断正确的是（ ） A电流表的示数为10 AB线圈转动的角速度为50 rad/sC0.01 s时线圈平面与磁场方向平行D0.02 s时电阻R中电流的方
9、向自右向左11（多选）如图甲所示，交流发电机的矩形金属线圈abcd的匝数n=100，线圈的总电阻r=5.0 ，线圈位于匀强磁场中，且线圈平面与磁场方向平行。线圈的两端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值R=95 的定值电阻连接。现使线圈绕过bc和ad边中点、且垂直于磁场的转轴OO以一定的角速度匀速转动。穿过线圈的磁通量随时间t变化的图象如图乙所示。若电路其他部分的电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。则下列说法中正确的是（ ）A线圈匀速转动的角速度为100 rad/sB线圈中产生感应电动势的最大值为200 VC线圈中产生感应电动势的有效值为100 VD线圈中产生感应电流的有效值为 A
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