第06講交變電流的描述（預(yù)習(xí)）

一?模塊導(dǎo)航?一——?學(xué)習(xí)目標(biāo)?——

模塊一思維導(dǎo)圖串知識(shí)1.知道交變電流的周期、頻率的概念，掌握丁、八G之間的關(guān)系。

模塊二基礎(chǔ)知識(shí)全梳理（吃透教材）2.理解交變電流的峰值、有效值的概念，會(huì)根據(jù)電流的熱效應(yīng)計(jì)

模塊三教材習(xí)題學(xué)解題算電流的有效值。

模塊四核心考點(diǎn)精準(zhǔn)練（7大考點(diǎn)）3.理解正弦式交變電流的公式和圖像，能利用交變電流的規(guī)律解

模塊五小試牛刀過關(guān)測決生活生產(chǎn)中的問題。

模塊一思維導(dǎo)圖串知識(shí)------------------------

模塊二基礎(chǔ)知識(shí)全梳理------------------------

知識(shí)點(diǎn)1：周期和頻率

【情境導(dǎo)入】

線圈在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過中性面開始計(jì)時(shí)閉合回路中的電流按下圖所示的規(guī)律變化，由圖可知，電流

的變化具有周期性。

i

AA八「

0|VVv?

1.周期（T）：

交變電流完成一次周期性變化所需的時(shí)間.

2.頻率（f）：

交變電流完成周期性變化的次數(shù)與所用時(shí)間之比叫作頻率，數(shù)值等于交變電流在單位時(shí)間內(nèi)完成周期

性變化的次數(shù).

3.周期和頻率的關(guān)系

（1）周期與頻率之間的關(guān)系：成片上

（2）周期與頻率、角速度間的關(guān)系：/=爺=2對：

4.轉(zhuǎn)速

產(chǎn)生交變電流的線圈在單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過的圈數(shù)（n）,單位：轉(zhuǎn)每秒（r/s）,轉(zhuǎn)速越大，交變電流變化

越快。

溫馨提金

①我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活所用的交變電流，周期是U.U2S,頻率是50Hz,電流方向每秒改變10。次;

②在工業(yè)技術(shù)中，轉(zhuǎn)速的單位常用“轉(zhuǎn)每分”表示，頻率與轉(zhuǎn)速的物理意義是相同的。

知識(shí)點(diǎn)2：峰值和有效值

【情境導(dǎo)入】

1.峰值

交變電流的電壓、電流能達(dá)到的最大數(shù)值叫峰值.電容器所能承受的電壓要富上交流電壓的峰值，否

則電容器就可能被擊穿.

電容器、二極管接在交流電路中，交流電壓的峰值不能超過它們所能承受的最大電壓，否則就可能被

擊穿。電容器銘牌上標(biāo)的電壓為峰值。

2.有效值

讓交變電流與恒定電流分別通過大小相同的電阻，如果在交變電流的一個(gè)周期內(nèi)它們產(chǎn)生的熱量相等,

則此恒定電流的電流與電壓叫作交變電流的有效值.

3.正弦式交變電流的峰值與有效值之間的關(guān)系

FIJI

E=j=S707Em,U=請=0.707Um,/=^==0.707/m

溫馨提金

FIJI

（1）E=求、/=/、。=患只適用于正弦式交變電流，對于按其他規(guī)律變化的交變電流，上述關(guān)系式一般

不再適用.

（2）對于非正弦式交變電流有效值的計(jì)算，時(shí)間一般選取一個(gè)周期.

（3）凡涉及能量、電功以及電功率等物理量時(shí)均用有效值，在確定保險(xiǎn)絲的熔斷電流時(shí)也用有效值.

知識(shí)點(diǎn)3：正弦式交變流的公式和圖像

1.正弦式交變電流的圖像

2.從圖像中可以獲得的信息

（1）峰值和有效值：從圖中可讀出交變電流的最大值Um，Im據(jù)此可求有效值。

（3）由圖可讀出任一時(shí)刻ie的值。

溫馨隔

（1）若已知電壓、電流最大值分別是Um、/m，周期為。則正弦式交變電流電壓、電流表達(dá)式分別為〃=

2九.2冗

c/msm/=/msin

（2）若〃圖像、々圖像為正弦曲線，表示從中性面開始計(jì)時(shí)：若為余弦曲線，表示從垂直于中性面的位置

開始計(jì)時(shí)。

3.非正弦式交變電流的圖像及有效值的分析思路

4.幾種常見電流的有效值

知識(shí)點(diǎn)4：電感器和電容器對交變電流的作用

1.感抗

（1）電路：如圖所示，電感線圈L和小燈泡串聯(lián)在電路中。

（2）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：接通直流電源時(shí)燈泡亮些，接通交流電源時(shí)燈泡暗些。

（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：電感線圈對交變電流有阻礙作用。

（4）原因：交變電流通過電感線圈時(shí)，由于電流的大小和方向時(shí)刻都在變化，所以不斷產(chǎn)生自感電動(dòng)勢阻

礙電流變化，這種阻礙作用叫感抗，線圈的自感系數(shù)越大，交流的頻率越高，線圈的感抗就越大。

電感線圈在電路中的作用：通百.沆、阻交流；通低頻、阻而頻

2.容抗

（1）電路：如上圖所示，電容器C和小燈泡串聯(lián)在電路中。

（3）線框由圖示位置轉(zhuǎn)到60。時(shí)瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢為

多大？

（4）如果線框繞而轉(zhuǎn)動(dòng)，電動(dòng)勢最大值又是多少？

O

xJ

XX

XX

Xo-X,x

教材習(xí)題03

如圖所示為正弦交變電流經(jīng)過整流后的圖像，求該

電流的有效值。

解題方法

*//A

oT2Tt/s

3模塊四核心考點(diǎn)精準(zhǔn)練

考點(diǎn)1：交變電流的圖像

【典例1】交流發(fā)電機(jī)的線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生正弦式交變電流，其電動(dòng)勢隨時(shí)間變化的圖像如圖所示，下列

【變式11］如圖甲所示，一閉合矩形線圈帥”繞垂直于磁感線的固定釉0（7勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈平面位于如圖

中所示的勻強(qiáng)磁場中。通過線圈的磁通量中隨時(shí)間，的變化規(guī)律如圖乙所示，下列說法正確的是（）

O

O'

甲

【變式12］現(xiàn)任世界各國生產(chǎn)生活用電基本為交流電。某地區(qū)所使用的交流電的電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律如

圖所示，將理想交流電流表與阻值為31.1。的電阻串聯(lián)后接在該交流電壓兩端。下列判斷正確的是()

A.該交流電的頻率為120HzB.該交流電的方向每分鐘變換3600次

C.該交流電的電壓有效值為11OVD.理想交流電流表的示數(shù)為5A

考點(diǎn)2：交流電的頻率和峰值

(1)穿過線圈的磁通量的最大值中m為多大？

(2)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值J為多大？

(3)從圖示位置開始勻速轉(zhuǎn)動(dòng)60。時(shí)，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為多大？

O'

B

(1)寫出該線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電劭勢的最大值Em；

(2)寫出交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式。

考點(diǎn)3:交變電流的瞬時(shí)值

(I)若從線圈處于中性面開始計(jì)時(shí)，寫出線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值表達(dá)式:

⑵線圈轉(zhuǎn)過上s時(shí)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值多大；

0()

⑶電路中，電壓表和電流表的示數(shù)各是多少。

(1)寫出線圈由圖中所示位置開始計(jì)時(shí)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值表達(dá)式;

(2)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，電阻R上產(chǎn)生的熱量。

B

（1）感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值表達(dá)式;

（2）線圈轉(zhuǎn)一圈外力做的功。

考點(diǎn)4：交變電流的有效值

【典例4】兩個(gè)相同的定值電阻1、2分別接在正弦交流電源和直流電源的兩端，直流電壓恒為當(dāng)電阻

1、2的通電時(shí)間分別為，和2/時(shí)，兩個(gè)電阻上產(chǎn)生的熱量均為Q。則該正弦交流電源電壓的最大值是（）

電阻1電阻2

-----1=1---------1=1-

------〃---------------a----->

正弦交流電源直流電源

【變式41］現(xiàn)在的調(diào)光電燈和調(diào)速風(fēng)扇的調(diào)節(jié)功能是靠可控硅可子元件來實(shí)現(xiàn)的。圖示為經(jīng)一雙向可控硅

電子元件調(diào)節(jié)后加在電燈上的電壓，即可控硅電子元件能把正弦式交變電流的電壓由小變大的部分截去，

轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)開關(guān)上的旋鈕可以控制截去部分的多少，從而改變電燈兩端的電壓，那么現(xiàn)在電燈兩端的電壓為

（）

【變式42】當(dāng)用萬用表測量家庭電路的電壓時(shí)，通常測的是家庭電壓的（填“有效值”或“最大值

如圖所示，該交變電流的有效值為，該交變電流的周期為o

考點(diǎn)5：交變電流的平均值

B.電路中交流電壓表的示數(shù)為90V

【變式52］如圖甲所示為交流發(fā)電機(jī)的示意圖。一矩形線圈在兩磁極間的勻強(qiáng)磁場中繞軸逆時(shí)針勻速

轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈匝數(shù)〃=30,線圈電阻尸2Q,穿過線圈的磁通量隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示，定值電阻R=8Q,

其余電阻不計(jì)。下列說法正確的是（）

A.六0時(shí)，線圈位于中性面

B.當(dāng)8C邊與磁場方向的夾角為30。時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值-15兀V

C.該交流電電流的有效值3T:A

D.在0~0.1s內(nèi),通過電阻R的電荷量為0.6C

考點(diǎn)6：電感器對交變電流的影響

【典例6】把帶鐵芯的線圈L與小燈泡串聯(lián)起來，然后利用單刀雙擲開關(guān)S分別與直流電源和交流電源連接,

如圖所示。已知直流電源的電壓與交流電壓的有效值相等，閉合開關(guān)電路穩(wěn)定后，下列敘述正確的是（）

A.S接1時(shí)燈泡更亮一些

B.S接I和接2時(shí)燈泡一樣亮

C.當(dāng)S接I時(shí)，調(diào)高電源頻率后，小燈泡將會(huì)變暗

D.當(dāng)S接1時(shí)，將線圈中的鐵芯拔出后，小燈泡將會(huì)變暗

【變式61］如圖所示，A、B、C是3個(gè)完全相同的燈泡，L是一個(gè)自感系數(shù)較大的線圈（直流電阻可忽略

不計(jì)）。則（）

A.電路接通穩(wěn)定后，3個(gè)燈亮度相同

B.電路接通穩(wěn)定后，S斷開時(shí)，C燈立即熄滅

C.S閉合時(shí)，A燈立即亮，然后逐漸熄滅

D.S閉合時(shí)，B燈立即亮，然后逐漸熄滅

【變式62］如圖所示，將帶鐵芯的電感器L與燈泡A串聯(lián)，再與另一個(gè)完全相同的燈泡B并聯(lián)，接在以正

弦交流信號(hào)發(fā)生器為電源的兩端。通過調(diào)節(jié)交流信號(hào)發(fā)生器上的旋鈕，可以改變輸出甩壓和信號(hào)的頻率。

閉合開關(guān)S,A、R兩燈均發(fā)光。關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法中正確的是（）

A.保持交流信號(hào)頻率不變，適當(dāng)提高輸出電壓，發(fā)現(xiàn)A燈始終比B燈亮

B.保持輸出電壓不變，提高交流信號(hào)頻率，發(fā)現(xiàn)A、B燈均變亮

C.保持輸出電壓和信號(hào)頻率不變，撤去鐵芯后，發(fā)現(xiàn)A燈比原來亮

D.斷開開關(guān)S,發(fā)現(xiàn)A燈閃亮一下，然后熄滅

考點(diǎn)7：電容器對交變電流的影響

【典例7】（多選）一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸線勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生正弦式交變電流，其電動(dòng)

勢的變化規(guī)律如圖甲中的圖線〃所示，用此線圈給圖乙中電路供電，發(fā)現(xiàn)三個(gè)完全相同的燈泡亮度均相同。

當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，電動(dòng)勢的變化規(guī)律如圖甲中的圖線方所示，下列說法正確的是（）

圖乙

C.線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為3:2

D.轉(zhuǎn)速調(diào)整后，三個(gè)燈泡的亮度仍然相同

【變式71］（多選）如圖所示，單匝線圈。機(jī)4在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的幾邊以角速度。勻速轉(zhuǎn)動(dòng),

其線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢的峰值為耳…閉合回路中兩只相同的燈泡亮度恰好相同。則（）

A.若抽去電感器心的鐵芯，燈泡A,亮度不變

B.若增大線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度。，則燈泡A1將比A?更亮

C.若減小電容器C兩極板間的正對面積，則燈泡A1變暗

D.線圈在圖示位置時(shí)，穿過它的磁通量為生

A.三燈亮度不變B.三燈均變亮

C.。亮度不變，b變亮，。變暗D.。亮度不變，〃變暗，。變亮

模塊五小試牛刀過關(guān)測

一、單選題

2.如圖，交流電源的輸出電壓為“，頻率為7,A、B、C燈亮度相同。下列說法正確的是（）

A.拔出電感線圈L中的鐵芯后，B燈將變暗

B.在電容器G中插入電介質(zhì)之后，C燈將變暗

C.將交流電源的頻率提高為〃1時(shí)，A燈亮度不變，B燈變暗，C燈變亮

D.改接輸出電壓為〃的直流電源時(shí)，A燈將變亮，B燈將變暗，C燈將熄滅

3.（2122高二下?四川綿陽?期末）如圖所示，單匝線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的兒邊以角速度。

勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，其線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢的峰值為￡“，閉合回路中兩只相同燈泡恰好正常發(fā)光。則（）

A.若抽去電感器L的鐵芯，燈泡A?光度不變

B.若增大線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度則燈泡A1將比A?更亮

C.若增大電容器C兩極板間的正對面積，則燈泡A1變暗

5.（2324高二下.吉林.期末）如圖所示，電阻為,?的單匝金屬直角線框。機(jī)d放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的

勻強(qiáng)磁場中，。、d兩點(diǎn)連線與磁場垂直，他、cd長均為/,反長為2/,定值電阻阻值為上線框繞4連線

以角速度s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從圖示位置開始計(jì)時(shí)，則（）

A.線框每轉(zhuǎn)一圈，回路電流方向改變一次

6.（2324高二下?甘肅金昌?期末i一個(gè)電阻為R的單匝矩形金屬線圈放在磁場中，磁場與矩形線圈所在的

平面垂直，線圈的面積為5,穿過矩形線圈的磁場隨時(shí)間變化的圖像如圖所示，圖中的最大值綜和變化的

周期7均已知，則該交變電流的電流有效值為（）

BFX

8.（2425高三上?黑龍江?階段練習(xí)）如圖所示為交流發(fā)電機(jī)的簡化模型。ABC。是一個(gè)矩形導(dǎo)線框（電阻

不計(jì)）。全部處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為3的沿水平方向的勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)線框面積為S,繞水平軸0（7以角速

度。勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，交流電壓表示數(shù)為U,下列說法正確的是（）

A.圖示位置時(shí)流