PAGEPAGE7交變電流的特點(diǎn)1．兩種電流(1)恒定電流電流的大小和方向都不隨時間變更。(2)交變電流電流的大小和方向隨時間做周期性變更，俗稱溝通電。(3)兩種電流的圖象恒定電流(如圖甲所示)，交變電流(如圖乙所示)直流電源和溝通電源有何區(qū)分？解析：直流電源有正負(fù)極，溝通電源沒有正負(fù)極。2．描述交變電流的物理量(1)交變電流的周期、頻率、最大值、有效值區(qū)分聯(lián)系物理量概念(或物理意義)符號及單位聯(lián)系周期完成1次周期性變更所須要的時間T、s用來表示電流周期性變更的快慢，f＝eq\f(1,T)頻率1s內(nèi)完成周期性變更的次數(shù)f、Hz最大值交變電流在1個周期內(nèi)能達(dá)到的最大值Um、VIm、A對正弦式(或余弦式)溝通電有I＝eq\f(1,\r(2))ImU＝eq\f(1,\r(2))Um有效值和交變電流通過相同阻值的電阻，在相同時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等的恒定電流的值U、VI、A(2)有關(guān)溝通的常見數(shù)值及說法①我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生活用電的周期為0.02s，頻率為50Hz，電流方向每秒變更100次；②電氣元件或設(shè)備上所標(biāo)的耐壓值是指該設(shè)備所能承受的溝通電壓的最大值；③溝通用電設(shè)備上所標(biāo)的額定電壓和額定電流是有效值；溝通電流表和溝通電壓表的示數(shù)是有效值；交變電流的數(shù)值在無特殊說明時都指有效值。我國民用交變電流中的照明電壓220V和動力電壓380V，指的是最大值還是有效值？解析：有效值。1．交變電流是指方向隨時間變更的電流，無論其大小是否變更，只要方向變更就是交變電流，方向不變更就是直流電，大小和方向都不變的為恒定電流。2．常見的幾種交變電流交變電流的變更規(guī)律不同，常見的有以下幾種狀況：[典例1]如圖所示的各圖線中不表示交變電流的是()[思路探究](1)理解交變電流的特征是電流方向變更。(2)明確圖象中電流方向是否變更。[解析]A、C、D中電流的方向發(fā)生變更，故A、C、D中的圖象表示交變電流，B中電流方向始終不變，B正確，A、C、D錯誤。[答案]B[總結(jié)提能]交變電流和恒定電流的區(qū)分方法交變電流方向會發(fā)生變更，而恒定電流的大小和方向均不變。1．[多選]如圖所示的各圖線中表示交變電流的是()解析：選BCD交變電流的方向隨時間變更，B、C、D正確。1．有效值的特點(diǎn)(1)交變電流有效值是依據(jù)電流的熱效應(yīng)來規(guī)定的，與電流的方向無關(guān)，但一般與所取時間的長短有關(guān)，在無特殊說明時是由一個周期的時間來確定的。(2)在定義有效值時應(yīng)留意三“同”：①相同電阻；②相同時間；③產(chǎn)生相同熱量。2．有效值的計(jì)算方法(1)分段計(jì)算交變電流在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q。(2)讓直流電流(事實(shí)上是恒定電流)通過相同的電阻在交變電流的一個周期時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量等于Q。如：Q＝I2RT，或Q＝eq\f(U2,R)T或Q＝eq\f(E2,R)T。相對應(yīng)的I、U、E即為交變電流、電壓、電動勢的有效值。3．交變電流的平均值不等于有效值(1)交變電流的平均值是交變電流圖象中波形與橫軸所圍的面積跟時間的比值，與溝通的方向及所取時間的長短均有關(guān)系，其數(shù)值依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E＝neq\f(ΔΦ,Δt)求得。(2)在計(jì)算通過導(dǎo)體某截面的電荷量時，只能用交變電流的平均值eq\o(I,\s\up6(－))＝eq\f(\o(E,\s\up6(－)),R)，q＝eq\o(I,\s\up6(－))·Δt＝eq\f(\o(E,\s\up6(－)),R)·Δt＝neq\f(ΔΦ,R)。(3)交變電流的平均值的計(jì)算不是初、末狀態(tài)瞬時值的平均。[典例2]如圖表示一交變電流隨時間變更的圖象，則此交變電流的有效值是多少？[思路探究]eq\x(\a\al(選取一,個周期))eq\x(\a\al(分兩段表示,產(chǎn)生的熱量))eq\x(\a\al(用恒定電流表,示產(chǎn)生的熱量))eq\x(\a\al(確定有,效值))[解析]交變電流的周期T＝0.02s，在前半周期，電流為I1＝4eq\r(2)A；后半周期電流I2＝－3eq\r(2)A。依據(jù)焦耳定律，在一個周期內(nèi)交變電流通過電阻R產(chǎn)生的熱量Q＝Ieq\o\al(2,1)R·eq\f(T,2)＋I(xiàn)eq\o\al(2,2)R·eq\f(T,2)＝I2RT所以交變電流的有效值I＝eq\r(\f(I\o\al(2,1)＋I(xiàn)\o\al(2,2),2))＝5A[答案]5A2．如圖所示交變電流圖象為某一正弦交變電流更換負(fù)載后的i-t圖象，求該交變電流的有效值。解析：依據(jù)交變電流有效值的定義取一個周期T。I2RT＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(10,\r(2))))2R·eq\f(T,2)＋102R·eq\f(T,2)已知T＝0.2s解得有效值I＝5eq\r(3)A≈8.7A答案：8.7A(或5eq\r(3)A)思想方法應(yīng)用等效法計(jì)算交變電流有效值1．依據(jù)有效值的定義我們可知，計(jì)算交變電流的有效值時，其思想是應(yīng)用了物理學(xué)中的等效思想，即在相同的時間內(nèi)(通常取一個周期)讓溝通電和直流電分別通過相同的電阻，若產(chǎn)生的熱量相等，則直流電的大小即為溝通電的有效值。2．幾種常見交變電流有效值的計(jì)算電流名稱電流圖線有效值正弦式交變電流I＝eq\f(Im,\r(2))正弦半波電流I＝eq\f(Im,2)正弦單向脈動電流I＝eq\f(Im,\r(2))矩形脈動電流I＝eq\f(Im,\r(2))非對稱性交變電流I＝eq\r(\f(I\o\al(2,1)＋I(xiàn)\o\al(2,2),2))[典例]如圖所示為一交變電流隨時間變更的圖象，求此交變電流的有效值I。[解析]由有效值的定義可得I2RT＝Ieq\o\al(2,1)R·eq\f(T,2)＋I(xiàn)eq\o\al(2,2)R·eq\f(T,2)將I1＝eq\f(2,\r(2))A，I2＝eq\f(－4,\r(2))A代入上式解得I＝eq\r(5)A[答案]eq\r(5)A[變式訓(xùn)練](海南高考)通過一阻值R＝100Ω的電阻的交變電流如圖所示，其周期為1s。電阻兩端電壓的有效值為()A．12VB．4eq\r(10)VC．15VD．8eq\r(5)V解析：選B由題意結(jié)合有效值的定義可得I2RT＝2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(I\o\al(2,1)R·\f(2,5)T＋I(xiàn)\o\al(2,2)R·\f(1,10)T))，將I1＝0.1A，I2＝0.2A代入可得流過電阻的電流的有效值I＝eq\f(\r(10),25)A，故電阻兩端電壓的有效值為IR＝4eq\r(10)V，B正確。1．關(guān)于交變電流和直流電的說法，正確的是()A．假如電流大小做周期性變更，則肯定是交變電流B．直流電的大小可以變更，但方向不肯定變更C．交變電流肯定是按正弦或余弦規(guī)律變更的D．交變電流的最大特征就是電流的方向發(fā)生周期性的變更解析：選D直流電的特征是電流方向不變，溝通電的特征是電流方向變更，另外交變電流不肯定都是正弦溝通電或余弦溝通電，D正確。2．關(guān)于溝通電的有效值和最大值，下列說法正確的是()A．任何形式的溝通電壓的有效值都是U＝eq\f(Um,\r(2))的關(guān)系B．只有正弦式溝通電才具有U＝eq\f(Um,\r(2))的關(guān)系C．照明電壓220V和動力電壓380V指的都是最大值D．溝通電壓表和電流表測量的是溝通電的最大值解析：選B只有正弦式溝通電才有U＝eq\f(Um,\r(2))的關(guān)系，其他溝通電不適用，A錯誤，B正確；家用照明電壓、動力電壓均指有效值，溝通電表測量的也是有效值，C、D錯誤。3．有一電子器件，當(dāng)其兩端電壓高于100V時導(dǎo)電，等于或低于100V時則不導(dǎo)電。若把這個電子器件接到100V、50Hz的正弦式交變電流的電源上，這個電子器件將()A．不導(dǎo)電B．每秒鐘內(nèi)導(dǎo)電50次C．每秒鐘內(nèi)導(dǎo)電100次D．每秒鐘內(nèi)導(dǎo)電200次解析：選C由題知該正弦式溝通電的頻率為50Hz，100V是有效值，其最大值為100eq\r(2)V，則該交變電流每秒鐘電壓瞬時值有100次高于100V，所以這個電子器件每秒鐘導(dǎo)電100次，C正確。4．(福建高考)如圖所示，試驗(yàn)室一臺手搖溝通發(fā)電機(jī)，內(nèi)阻r＝1.0Ω，外接R＝9.0Ω的電阻。閉合開關(guān)S，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以某一轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的電動勢e＝10eq\r(2)sin10πt(V)，則()A．該交變電流的頻率為10HzB．該電動勢的有效值為10eq\r(2)VC．外接電阻R所消耗的電功率為10WD．電路中志向溝通電流表eq\a\vs4\al(\o(○,\s\up6(A)))的示數(shù)為1.0A解析：選D由產(chǎn)生的電動勢可知，該溝通電的頻率為5Hz，A錯誤；該電動勢的有效值為10V，B錯誤；外接電阻R所消耗的電功率為9W，C錯誤；電路中溝通電流表的示數(shù)為電流的有效值，為1.0A，D正確。5．圖中兩交變電流分別通過相同電阻R。(1)分別寫出它們的有效值、周期、頻率；(2)計(jì)算它們在R上產(chǎn)生的功率之比。解析：(1)題圖甲為正弦式交變電流，其有效值I1＝eq\f(Im,\r(2))＝eq\f(5\r(2),2)≈3.54A周期T1＝0.4s頻率f1＝2.5Hz題圖乙為方波溝通電，電流的大小不變，方向作周期性變更，由