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交变电流[学习目标定位]1.了解交变电流是怎样产生的.2.定性了解交变电流的变化规律及其图象表示和主要特征物理量.3.知道交流电能通过电容器的原因，了解交流电这一特性在电子技术中的应用．本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区知识·储备区1．交流发电机(1)原理：电磁感应现象，线圈在磁场中产生感应电动势．(2)结构：产生磁场的和线圈．转动磁体本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区知识·储备区2．交流电的变化规律(1)定义：大小、方向随时间做周期性变化的电流叫电流．(2)产生：矩形线圈在匀强磁场里绕垂直于磁场的转轴以某一角速度匀速转动，线圈中将产生．(3)波形：正弦交流电的波形是．(4)变化规律：当线圈平面与磁场垂直时，线圈中没有感应电流，这样的位置叫．从中性面开始计时，正弦交流电的电动势瞬时值表达式为e＝.(5)物理量：瞬时值、最大值、周期、频率、．交变正弦式交流电正弦图象中性面Emsinωt有效值本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区知识·储备区3．当电容器接到交流电路上，电容器交替进行充电和放电，电路中形成电流，电容对交变电流也有阻碍作用，电容器能够通阻．4．交变电流的有效值是根据电流的来规定的，对于正弦交流电，它的有效值是其峰值的倍．通常，交流电表都按来刻度的．一般不作特别说明时，交流的大小均是指．例如市电220伏特，就是指其有效值为220伏特．5．频率为50Hz的正弦电流，对人体的安全电压有效值不能超过36V，这个交流电压的周期是s，峰值是V.交流直流热效应0.707有效值有效值0.0250.9本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区学习·探究区一、交流发电机[问题设计]1．你是怎样区别直流电流和交变电流的？这两种电流有何根本区别？2．交变电流是怎样产生的？交流发电机的结构如何？本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区学习·探究区答案1.大小、方向随时间做周期性变化的电流叫做交变电流，各种电池供给的只沿一个方向流动的电流叫做直流．这两种电流的根本区别在于交变电流的方向随时间做周期性变化，直流电流的方向不随时间变化．本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区学习·探究区2．在实际中，交变电流是由交流发电机产生的．发电机的原理是利用磁场与线圈间的相对转动使穿过线圈的磁通量发生变化，在线圈中产生感应电动势，这一感应电动势是交变的电动势，从而在与用电器形成的闭合电路中产生的电流是交变电流．各种交流发电机都是由固定不动的“定子”和能够连续转动的“转子”组成．有的发电机线圈转动，磁体不动称为“旋转电枢式发电机”．有的发电机线圈不动，磁体转动，称为“旋转磁极式发电机”．本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区学习·探究区[要点提炼]1．直流电和交变电流(1)直流电：不随时间变化的电流，称为直流电，简称直流，用字母“DC”或符号“－”表示．(2)交变电流：大小和都随时间做周期性变化的电流，称为交变电流，简称交流，用字母“AC”或符号“～”表示．方向方向注意电流方向随时间做周期性变化，是交流电的最主要特征，也是交流电与直流电的最主要的区别．本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区学习·探究区2．交流发电机的原理当闭合线圈在磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的发生变化，因而在线圈中就产生感应电流．线圈做周期性的运动，在线圈中就产生了大小和方向随时间变化的交变电流．磁通量本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区学习·探究区二、交流的变化规律[问题设计]观察交流电的波形：电网供给的交流电经过降压后使灯泡发光，把示波器的两个输入端接到灯泡的两端，在荧光屏上观察到灯泡两端的电压随时间变化的曲线．根据图线认识：我国电网中的交流电，它的电压、电流随时间按什么函数规律变化．答案正弦函数本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区学习·探究区[要点提炼]1．交流电的定义交变电流的电流、电压随时间按正弦函数的规律变化叫做正弦式交流电．2．表达式：i＝Imsinωtu＝Umsinωt3．图象(如图1所示)图1本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区学习·探究区[延伸思考]家里电灯用的是交变电流，电流在最大值和零之间不断变化，但我们为什么看不到电灯的闪烁？答案交流电的周期是0.02s，电流每周期内两次达最大值，两次为零，所以电灯两次最亮的时间间隔仅0.01s，比人眼的视觉暂留时间要小，所以感觉不到电灯的闪烁．另外由于电灯发光是灯丝高温炽热发光，灯丝的温度变化需要有一定的时间，而电流两次最大的时间间隔很短，灯丝的温度、亮度不会有明显的变化．本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区学习·探究区三、交流能够通过电容器[问题设计]按图2和图3所示电路，让同一小灯泡与电容器串联后分别接上直流电源和交流电源，观察灯泡的发光情况．图2图3本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区学习·探究区1．根据观察到的现象你能得出什么结论？2．交流电是如何“通过”电容器的？它与交流电通过电阻有什么不同？3．电容器的这一作用在电子技术中有哪些重要应用？答案1.交流电能够“通过”电容器，直流电不能通过电容器．电容器具有“隔直流、通交流”的作用．本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区学习·探究区2．由于交流电的电压值不断随时间变化，电容器接到交流电源两端时，如果电压升高，则电容器充电，在电路中形成充电电流．经过峰值以后，交流电压降低，电容器放电，形成放电电流．尽管电荷实际上并没有越过两极板间的介质，但从外电路看来，导线中的电荷确实在流动，所以，电容器的充电和放电表现为交流电通过了电容器．交流电通过电阻时确实有电荷在电阻导体中定向移动，而交流电通过电容器时电荷实际上并没有越过两极板间的介质．本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区学习·探究区3．电容器能够把混杂在直流中的交流成分滤掉，称为滤波电容器．在收音机的音频放大电路中电容器能够把音频信号传到下一级，而不让直流成分通过，称为隔直电容器．本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区学习·探究区四、交流的有效值[问题设计]1．我们常说“照明电路的电压是220V，动力电路的电压是380V”指的是交流电压的什么值？2．正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系如何？3．一个电热器接在10V的直流电源上，在ts内产生的焦耳热为Q，今将该电热器接在一正弦交流电源上它在2ts内产生的焦耳热为Q，则这一交流电源电压的最大值和有效值分别是多少？本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区学习·探究区答案1.有效值2.I＝Im2＝0.707ImU＝Um2＝0.707Um3.10V7.07V本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区学习·探究区[要点提炼]交变电流的瞬时值、最大值和有效值1．瞬时值和最大值：瞬时值是交变电流某一时刻的值，瞬时值是的函数，不同时刻，瞬时值不同．瞬时值中最大的叫最大值．2．有效值：交流的有效值是根据电流的规定的：把交流和直流分别通过相同的电阻，如果在相等的时间里产生的热量相等，就把这一直流的数值，叫该交变电流的有效值．分别用“E、I、U”表示．时间热效应本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区学习·探究区3．我们通常说家庭电路的电压是220V，是指值．各种使用交变电流的电器设备上所标的是额定电压和额定电流的值，一般交流电流表和交流电压表测量的数值也都是有效值．对电容来说，其击穿电压值应小于交流的值．以后提到交变电流的数值，凡没有特别说明的，都是指值．有效有效最大有效本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区学习·探究区【例1】下图中属于交变电流的是()解析根据交变电流的定义判断，大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流．符合此定义的是B、C两图，A、D两图中只是电流的大小做周期性变化，方向未变，不符合定义．BC本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区学习·探究区【例2】一个按正弦规律变化的交变电流的i－t图象如图4所示，根据图象可以断定()图4A．交变电流的频率f＝0.2HzB．交变电流的有效值I＝14.14AC．交变电流瞬时值表达式i＝20sin(0.02t)AD．在t＝T8时刻，电流的大小与其有效值相等本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区学习·探究区解析从图中可以看出，交变电流的最大值为Im＝20A．有效值为I＝Im2＝202A＝102A＝14.14A交变电流的周期为T＝0.02s，所以f＝1T＝50Hz交变电流的瞬时值表达式为i＝Imsinωt＝Imsin2πft＝20sin(314t)A在t＝T8时，交变电流的瞬时值为i＝Imsin2πTt＝Imsinπ4＝Im2，所以答案为B、D项．答案BD本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区学习·探究区图5【例3】如图5所示，白炽灯和电容器串联后接在交变电源的两端，当交变电源的频率增加时()A．电灯变暗B．电灯变亮C．电灯亮度不变D．不能确定解析直流电不能通过电容器，而交流电能“通过”电容器，且交流电的频率越高，电流的通过能力也越高，所以B选项正确．B本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区自我·检测区1．关于交变电流与直流电的说法中，正确的是()A．如果电流大小做周期性变化，则一定是交变电流B．直流电的大小可以变化，但方向一定不变C．交变电流一定是按正弦或余弦规律变化的D．交变电流的最大特征就是电流的方向发生周期性变化BD本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区自我·检测区2．下列说法中正确的是()A．直流电能通过电容器B．交流电不能通过电容器C．直流电、交流电都能通过电容器D．交流电的频率越低，电流通过电容器的能力也越低D本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区自我·检测区3．两只阻值相同的电阻分别通以正弦交流电和方波形交流电，如图6所示，若它们的电流最大值相等，则两只电阻产生的热功率之比为()图6A．1∶4B．1∶2C．1∶1D．2∶1B本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区自我·检测区4．已知交变电流的瞬时值表达式是i＝5sin50πt(安)，从t＝0到第一次出现最大值的时间是()A．6.25秒B.1200秒C.1150秒D.1100秒D本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区自我·检测区5．在电子技术中，从某一装置输出的电流常常既有交流成分，又有直流成分，如果只要把交流成分输送到下一级，应该采用如图7所示电路中的________电路图(填a或b)．其中的电容器叫________________，它的作用是________________________．图7答案b隔直电容隔直流、通交流本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区自我·检测区6．一个电热器接到50V的直流电源上，发热功率为200W，如果把它接到正弦式交流电源上使其发热功率也是200W，则该交流电的电压最大值必须是________V．一个电容器接在交流电路上，击穿与否，取决于交流电压的瞬时值是否超过电容器的耐压值．连接在220V正弦交流电源两端的电容器要能正常工作，其耐压值必须大于________V.本学案栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区70.7311