第3章交變電流 第1節(jié)交變電流的特點(diǎn) 1 2 3 1 恒定電流與交變電流的比較 1 定義 恒定電流 電流的大小和方向都不隨時(shí)間變化 交變電流 電流的大小和方向隨時(shí)間做周期性變化 2 圖象 3 正負(fù)極 直流電源有正負(fù)極 交流電源沒(méi)有正負(fù)極 在連接使用直流電源的用電器時(shí)一定要注意不要將正負(fù)極接反 如在使用直流電流表 直流電壓表時(shí)一定要讓電流從電表的正接線柱流入 負(fù)接線柱流出 1 2 3 2 交變電流的周期和頻率 1 周期 交變電流完成一次周期性變化所需的時(shí)間叫做它的周期 2 頻率 交變電流在單位時(shí)間 1s 內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)叫做它的頻率 3 周期和頻率的關(guān)系 4 正 余 弦式交變電流 電流的大小和方向隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化 這種電流叫做正弦式交變電流 1 2 3 3 交變電流的最大值和有效值 1 最大值 交變電流的最大值是指它的電動(dòng)勢(shì) 電壓或電流在一個(gè)周期內(nèi)能達(dá)到的最大值 又稱峰值 2 有效值 讓交變電流與恒定電流通過(guò)相同電阻 如果它們?cè)谙嗤臅r(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等 這個(gè)恒定電流i 電壓u叫做這個(gè)交變電流 交變電壓的有效值 3 正弦式交變電流峰值和有效值的關(guān)系 im um表示峰值 i u表示有效值 則 練一練 多選 下列說(shuō)法正確的是 a 使用交流電的用電器銘牌上所標(biāo)示的額定電壓 額定電流的數(shù)值均為最大值b 用交流電流表和電壓表測(cè)得的數(shù)值是有效值c 照明電路電壓220v指的是有效值d 所有交變電流的有效值和最大值之間均存在的關(guān)系解析 各種使用交變電流的用電器銘牌上所標(biāo)示的數(shù)值均為有效值 故選項(xiàng)a錯(cuò)誤 交流電表測(cè)量值為有效值 故選項(xiàng)b正確 照明電路電壓220v指的是有效值 故選項(xiàng)c正確 是正 余 弦式交變電流有效值和最大值的關(guān)系 故選項(xiàng)d錯(cuò)誤 答案 bc 1 2 3 探究一 探究二 探究一直流電和交變電流問(wèn)題導(dǎo)引下圖畫出的四種電流的波形 都是周期性變化的 你能判斷出哪些是交變電流嗎 其中哪個(gè)是正弦式交變電流呢 你能得出什么樣的規(guī)律呢 提示題圖乙 丙為交變電流 題圖乙是正弦式交變電流 大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化的電流叫交變電流 其中按正弦規(guī)律變化的交變電流叫正弦式交變電流 探究一 探究二 名師精講1 直流電及其分類 1 方向不隨時(shí)間變化的電流叫直流電 2 直流電分為恒定電流和脈動(dòng)直流電兩類 其中大小和方向都不隨時(shí)間改變的電流叫恒定電流 方向不隨時(shí)間改變 而大小隨時(shí)間改變的電流叫脈動(dòng)直流電 2 交變電流及其分類 1 大小和方向隨時(shí)間做周期性變化的電流叫交變電流 其中大小不變 方向改變的電流也是交變電流 2 按交變電流的特點(diǎn)可分為正弦 或余弦 式交變電流 矩形波交變電流和鋸齒波交變電流等 探究一 探究二 3 交變電流的圖象 1 正弦式交變電流隨時(shí)間的變化情況可以由圖象表示出來(lái) 圖象描述的是交變電流隨時(shí)間變化的規(guī)律 它是一條正弦曲線 如圖所示 從圖中我們可以找出正弦式交變電流的最大值im和周期t 探究一 探究二 2 非正弦式交變電流的形式多種多樣 如圖是幾種常見(jiàn)的交變電流的圖象 特別提醒交變電流的形式是多種多樣的 其共同的特點(diǎn)是方向做周期性變化 交變電流的大小可以變 也可以不變 探究一 探究二 例題1 多選 關(guān)于交變電流和直流電的說(shuō)法中正確的是 a 如果電流大小做周期性變化 則一定是交變電流b 直流電的大小可以變化 但方向一定不變c 交變電流一定是按正弦或余弦規(guī)律變化的d 交變電流的最大特征就是電流的方向發(fā)生周期性的變化解析 方向不隨時(shí)間變化的電流是直流 其大小可以變化 若大小也不變則為恒定電流 大小和方向隨時(shí)間做周期性變化的電流 叫交變電流 其中方向周期性變化是主要特征 正弦或余弦是其中的一種 故選項(xiàng)a c錯(cuò)誤 選項(xiàng)b d正確 答案 bd反思區(qū)分交變電流和直流電的關(guān)鍵是看電流的方向是否隨時(shí)間發(fā)生變化 探究一 探究二 探究二交變電流有效值的理解與計(jì)算問(wèn)題導(dǎo)引如圖所示 兩個(gè)不同電路 相同的水壺且盛有等量的水 初溫相同 同時(shí)加熱相同時(shí)間把水燒開(kāi) 這能說(shuō)明什么呢 提示交變電流和直流電產(chǎn)生的效果 熱功率 相同 探究一 探究二 名師精講1 有效值的特點(diǎn) 1 交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來(lái)規(guī)定的 與電流的方向無(wú)關(guān) 但一般與所取時(shí)間的長(zhǎng)短有關(guān) 一般取一個(gè)周期的時(shí)間 2 在定義有效值時(shí)應(yīng)注意三同 相同電阻 相同時(shí)間 產(chǎn)生相同熱量 2 有效值的計(jì)算方法 1 分段計(jì)算交變電流在一個(gè)周期內(nèi)通過(guò)某電阻產(chǎn)生的熱量q 2 讓恒定電流通過(guò)相同的電阻 在交變電流的一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量等于q 則q i2rt或 相對(duì)應(yīng)的i u即為交變電流 交變電壓的有效值 探究一 探究二 探究一 探究二 探究一 探究二 特別提醒1 涉及交變電流的功 功率 焦耳熱的計(jì)算時(shí)要用交變電流的有效值 保險(xiǎn)絲的熔斷電流用有效值 交流用電器銘牌上所標(biāo)示的額定電壓 額定電流等量值為有效值 交流電壓表 電流表的示數(shù)為有效值 當(dāng)人們提到某一交流量的時(shí)候 如果沒(méi)有特別說(shuō)明 均指有效值 2 電容器的擊穿電壓指的是交變電壓的峰值 探究一 探究二 例題2如圖所示為一交變電流的圖象 則該交變電流的有效值為多大 解析 令該交變電流通過(guò)一電阻r 它在前半周期內(nèi)通過(guò)該電阻產(chǎn)生的熱量 它在后半周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量 故在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量q交 q1 q2 設(shè)某一恒定電流i在相同的時(shí)間t內(nèi)通過(guò)該電阻產(chǎn)生的熱量為i2rt 由有效值的定義知 i2rt 得i i0 答案 i0反思只有正 余弦式交變電流才有 其他情況應(yīng)根據(jù)電流熱效應(yīng)求有效值 探究一 探究二 探究一 探究二 變式訓(xùn)練 請(qǐng)寫出如圖所示交變電壓的最大值 有效值 探究一 探究二 解析 題圖甲為正弦式交變電壓 故um 2v u v 題圖乙所示的交變電壓的最大值為2v 有效值的計(jì)算同例題2 故u v 題圖丙所示的交變電壓顯然有um u 2v 題圖丁所示的電壓為非對(duì)稱性交變電壓 故um 4v 有效值可根據(jù)u 計(jì)算 得u 5v 答案 甲 um 2v u v 乙 um 2v u v 丙 um 2v u 2v 丁 um 4v u 5v 12345 1 如圖所示 圖象中不屬于交變電流的是 解析 交變電流的方向一定隨時(shí)間呈現(xiàn)周期性變化 故選項(xiàng)d符合題意 答案 d 12345 2 關(guān)于交變電流的有效值 以下說(shuō)法正確的是 a 交變電流的有效值就是它的平均值b 如果交變電流接在電阻r上一個(gè)周期t內(nèi)產(chǎn)生的熱量為q 則電流的有效值為c 任何交變電流都具有的關(guān)系d 照明電壓220v和動(dòng)力電壓380v指的是峰值解析 交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)定義的 平均值不是有效值 如線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)一圈 平均電動(dòng)勢(shì)為零 而有效值不為零 選項(xiàng)a錯(cuò)誤 選項(xiàng)b符合有效值的定義 選項(xiàng)b正確 的關(guān)系適用于正 余 弦式交變電流 選項(xiàng)c錯(cuò)誤 照明電壓220v和動(dòng)力電壓380v指的是有效值 選項(xiàng)d錯(cuò)誤 答案 b 12345 3 某電容器兩端所允許加的最大直流電壓是250v 若它可以在正弦式交變電流電路中使用 交流電壓可以是 a 250vb 220vc 352vd 177v解析 電容器的耐壓值是指最大值 而交流電壓是指的有效值 根據(jù)正弦式交變電流的有效值公式得 選項(xiàng)d符合題意 答案 d 12345 4 多選 某交變電流的方向在1s內(nèi)改變100次 則其周期t和頻率f分別為 a t 0 01sb t 0 02sc f 100hzd f 50hz解析 由于正弦式交變電流每周期內(nèi)方向改變兩次 所以其頻率為50hz 由得t 0 02s 選項(xiàng)b d正確 答案 bd 12345 5 如圖所示的電流i通過(guò)一個(gè)r 1 的電阻 它不是恒定電流 1