二節(jié)描述交變電流物理量

1、第二節(jié) 描述交變電流的物理量(選修3-2)第五章 交變電流復(fù)習回顧復(fù)習回顧( (一一) )交變電流：交變電流： 大小和方向隨時間作周期性變化的電流大小和方向隨時間作周期性變化的電流; ;簡稱簡稱交流交流。 其中按其中按正弦規(guī)律正弦規(guī)律變化的交流電叫變化的交流電叫正弦交流電正弦交流電。 （二）正弦交流電的產(chǎn)生及變化規(guī)律（二）正弦交流電的產(chǎn)生及變化規(guī)律 當線圈在勻強磁場中當線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸繞垂直于磁場方向的軸勻勻速轉(zhuǎn)并且從中性面開始計時，線圈中產(chǎn)生的交流是隨速轉(zhuǎn)并且從中性面開始計時，線圈中產(chǎn)生的交流是隨時間按正弦規(guī)律變化的。即正弦交流。時間按正弦規(guī)律變化的。即正弦交流。 跟磁感

2、線垂直的平面叫做跟磁感線垂直的平面叫做中性面中性面。這一位置穿。這一位置穿過線圈的過線圈的磁通量最大磁通量最大，但線圈的，但線圈的磁通量變化率為零磁通量變化率為零，線圈中線圈中無感應(yīng)電動勢無感應(yīng)電動勢。1 1、產(chǎn)生：、產(chǎn)生：2 2、中性面：、中性面：3 3、規(guī)律：、規(guī)律： 函數(shù)表達式：函數(shù)表達式：從中性面開始計時從中性面開始計時tiimsin在在純電阻電路純電阻電路中中: : 電流電流: : 電壓電壓:tuumsinteemsin電動勢電動勢: :snbem一、描述交流電的物理量：一、描述交流電的物理量：1 1、最大值（、最大值（峰值）峰值）： em um m snbem、瞬時值：、瞬時值：

3、u i e、周期周期和和頻率頻率：（1 1）周期：）周期：交變電流完成一次周期性變化所需的時間。交變電流完成一次周期性變化所需的時間。（3 3）角速度角速度 （2 2）頻率：）頻率：一秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)。一秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)。 t t和和f f的物理意義：表征交流電的物理意義：表征交流電變化的快慢變化的快慢。（4 4）關(guān)系：）關(guān)系：tf1ft22 我國生產(chǎn)和生活用交流電的周期我國生產(chǎn)和生活用交流電的周期t t_s_s，頻率，頻率f= _hzf= _hz，角速度角速度_rad/s_rad/s，在，在1s 1s內(nèi)電流內(nèi)電流的方向變化的方向變化_次。次。0.0250100一個周期內(nèi)電流方

4、向改變兩次一個周期內(nèi)電流方向改變兩次。 練習練習1：如圖所示為某正弦交流電流的圖像，：如圖所示為某正弦交流電流的圖像，求其周期、頻率、角速度、峰值，并寫出該電求其周期、頻率、角速度、峰值，并寫出該電流的瞬時值表達式。流的瞬時值表達式。 例例1. 1.某交流發(fā)電機產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與時間的某交流發(fā)電機產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與時間的關(guān)系，如圖所示，如果其它條件不變，僅使線關(guān)系，如圖所示，如果其它條件不變，僅使線圈的圈的轉(zhuǎn)速加倍轉(zhuǎn)速加倍，則交流電動勢的最大值和周期，則交流電動勢的最大值和周期分別變?yōu)榉謩e變?yōu)?（ ）a400v，0.02s b200v, 0.02sc400v, 0.08s d200v, 0.0

5、8sb思考：如何計算思考：如何計算1s內(nèi)電阻上說產(chǎn)生的熱量呢？內(nèi)電阻上說產(chǎn)生的熱量呢？大膽說出您的想法！大膽說出您的想法！ 例例3.如圖表示一交流的電流隨時間如圖表示一交流的電流隨時間變化的圖像變化的圖像,求該電流的有效值。求該電流的有效值。4 23 2222121122i rti rti rt22121()2iii221(4 2)(3 2)52a 例例2.2.某交流電壓隨時間的變化規(guī)律如圖所示，某交流電壓隨時間的變化規(guī)律如圖所示，則此交流電的頻率是則此交流電的頻率是_hz_hz。若將該電壓加。若將該電壓加在在10uf10uf的電容器上，則電容器的耐壓值不應(yīng)小的電容器上，則電容器的耐壓值不應(yīng)小

6、于于_v_v；若將該電壓加在一阻值為；若將該電壓加在一阻值為1k1k的的純電阻用電器上，用電器恰能正常工作，為避純電阻用電器上，用電器恰能正常工作，為避免意外事故的發(fā)生，該電路中保險絲的額定電免意外事故的發(fā)生，該電路中保險絲的額定電流不能低于流不能低于_a_a。20020020.2520021 . 0u/vt/s、有效值有效值： e u e u i i （1 1）定義）定義： 根據(jù)根據(jù)電流的熱效應(yīng)電流的熱效應(yīng)來規(guī)定，讓交流電和來規(guī)定，讓交流電和直流通過相同阻值的電阻，如果他們在一個直流通過相同阻值的電阻，如果他們在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，就把這一直流電的周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，就把這一直流電的

7、數(shù)值叫做這一交流電的有效值。數(shù)值叫做這一交流電的有效值。（2 2）正弦交流電正弦交流電的有效值與最大值的關(guān)系：的有效值與最大值的關(guān)系：2mee 2mii 等效的思等效的思想想(3)(3)說明：說明：a a、以上關(guān)系式只適用于、以上關(guān)系式只適用于正弦正弦或或余弦余弦交交流電；流電；b b、交流用電器的、交流用電器的額定電壓額定電壓和和額定電流額定電流 指的是有效值；指的是有效值； c c、交流電流表和交流電壓表交流電流表和交流電壓表的讀數(shù)是的讀數(shù)是 有效值有效值d d、對于交流電若沒有特殊說明的均指、對于交流電若沒有特殊說明的均指 有效值有效值平均值：平均值：entb b、求通過某導(dǎo)體截面的、求

8、通過某導(dǎo)體截面的電量電量一定要用一定要用 平均值。平均值。（4 4）注意：）注意：峰值峰值（最大值）、（最大值）、有效值有效值、 平均值平均值在應(yīng)用上的區(qū)別。在應(yīng)用上的區(qū)別。 a a、在求交流電的、在求交流電的功、功率或電熱功、功率或電熱時必時必 須用交流電的有效值。須用交流電的有效值。 練習練習2 2：如圖表示一交流隨時間變化：如圖表示一交流隨時間變化的圖像，求此交流的有效值。的圖像，求此交流的有效值。to123424ias圖1535ia 2221222tti rti ri r2222141()()2222i 例例4.4.圖中兩交變電流通過相同的電阻圖中兩交變電流通過相同的電阻r r。求：。

9、求：（1 1）分別寫出它們的有效值、周期和頻率。）分別寫出它們的有效值、周期和頻率。（2 2）計算它們在）計算它們在r r上產(chǎn)生的功率之比。上產(chǎn)生的功率之比。（2）p甲甲:p乙乙i i12r:i i22r（i i1i i2）21:2 ai225) 1 (1st4 . 01hzf5 . 21ai52st4 . 02hzf5 . 22練習練習3:3:一個電阻接在一個電阻接在10v10v的直流電源上，的直流電源上，它的發(fā)熱功率是它的發(fā)熱功率是p p，當接到電壓為，當接到電壓為u=10sintvu=10sintv的交流電源上，它的發(fā)熱功的交流電源上，它的發(fā)熱功率率 （ ） a0.25p b0.5p c

10、p d2pb 例例4.4.如圖所示，線圈的面積是如圖所示，線圈的面積是0.050.05，共有，共有100100匝；匝；線圈電阻為線圈電阻為11，外接電阻，外接電阻r r99，勻強磁場的磁感，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為應(yīng)強度為b b1 1tt，當線圈以，當線圈以300r/min300r/min的轉(zhuǎn)速勻速的轉(zhuǎn)速勻速旋轉(zhuǎn)時，求：旋轉(zhuǎn)時，求：(1)(1)若從線圈處于中性面開始計時，寫出線若從線圈處于中性面開始計時，寫出線 圈中感圈中感應(yīng)電動勢的瞬時表達式；應(yīng)電動勢的瞬時表達式；(2)(2)線圈轉(zhuǎn)過線圈轉(zhuǎn)過1 130s30s時電動勢的瞬時值時電動勢的瞬時值多大；多大；(4)(4) 線圈每轉(zhuǎn)過一周，外力所做的

11、功。線圈每轉(zhuǎn)過一周，外力所做的功。v325(3)(3)電路中電壓表和電流表示數(shù)電路中電壓表和電流表示數(shù) 各各是多少是多少a25 .2v25 .22vt)10sin(5025 j25 j 例例5.5.如圖所示，矩形線圈的匝數(shù)為如圖所示，矩形線圈的匝數(shù)為n n，線圈面，線圈面積為積為s s，線圈內(nèi)阻為，線圈內(nèi)阻為r r，在磁感應(yīng)強度為，在磁感應(yīng)強度為b b的勻強的勻強磁場中繞磁場中繞oooo軸以角速度軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動，外電勻速轉(zhuǎn)動，外電路電阻為路電阻為r r。在線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過。在線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過9090的過的過程中，求：程中，求：(1)(1)通過電阻通過電阻r r的電量的電量q q；n b

12、 sqi trr(2)(2) 電阻電阻r r上產(chǎn)生的焦耳熱上產(chǎn)生的焦耳熱qq 在此過程中電阻在此過程中電阻r r上的焦上的焦耳熱為一個周期內(nèi)產(chǎn)生焦耳熱耳熱為一個周期內(nèi)產(chǎn)生焦耳熱的的1 14 4， 222)(4)41rrnbsrrtiq（ 練習練習4 4：邊長為：邊長為a a的的單匝單匝正方形線圈在磁感應(yīng)正方形線圈在磁感應(yīng)強度為強度為b b的勻強磁場中，以的勻強磁場中，以oooo為軸勻速轉(zhuǎn)動，為軸勻速轉(zhuǎn)動，角速度為角速度為，轉(zhuǎn)軸與磁場方向垂直，線圈電阻，轉(zhuǎn)軸與磁場方向垂直，線圈電阻為為r r，求：，求：(1)(1)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過t t4 4的過程中產(chǎn)生的的過程中產(chǎn)生的熱量熱

13、量qqrabq442(2)(2)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過t t4 4的的過程中通過線圈某截面的電過程中通過線圈某截面的電量量q q 2222babaqitrr 小結(jié)小結(jié)1 1、最大值（、最大值（峰值）峰值）： em um m 、瞬時值：、瞬時值： u i e3、周期：交變電流完成一次周期性變化所需的時間。、周期：交變電流完成一次周期性變化所需的時間。4 4、頻率：、頻率：一秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)。一秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)。tf1ft225 5、有效值有效值： e u e u i i （1 1）定義）定義： 根據(jù)根據(jù)電流的熱效應(yīng)電流的熱效應(yīng)來規(guī)定，讓交流電和直流通過相來規(guī)定，讓交流電和直流通過相同阻值的電阻，如果他們在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，同阻值的電阻，如果他們在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，就把這一直流電的數(shù)值叫做這一交流電的有效值。就把這