描述交變流電的物理量（共張）

描述交變電流的物理量一、知識回顧一、交變電流：大小和方向都隨時間作周期性變化的電流叫做交變電流，簡稱交流。其中按正弦規(guī)律變化的交流叫正弦交流。（二）、正弦交流的產(chǎn)生及變化規(guī)律1、產(chǎn)生：當線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時，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。2、中性面：勻速旋轉(zhuǎn)的線圈，位于跟磁感線垂直的平面叫做中性面。這一位置穿過線圈的磁通量最大，但切割邊都未切割磁感線，或者說這時線圈的磁通量變化率為零，線圈中無感應(yīng)電動勢。3、規(guī)律：從中性面開始計時，則e=NBSωsinωt。用Em表示峰值NBSω則e=Emsinωt電流I=sinωt=Imsinωt電壓u=Umsinωt1函數(shù)表達式：2在純電阻電路中1、表征交流電變化快慢的物理量0t/sU/VT周期T：交變電流完成一次周期變化所用的時間頻率f：1秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)T=1/fω=2π/T=2πf二、新課教學(xué)：周期和頻率交流電也用周期和頻率來表示變化的快慢T和f的物理意義：表征交流電變化的快慢，T越小，f越大，交流電變化越快。我國生產(chǎn)和生活用交流電的周期T＝_______s，頻率f＝________H，角速度ω＝_______rad/s，在1內(nèi)電流的方向變化__________次。002503141002、表征交變電流大小物理量①瞬時值：對應(yīng)某一時刻的交流的值，用小寫字母表示，e,i,u②峰值：即最大的瞬時值，用大寫字母表示，UmＩmEmEm=NsBωＩm=Em/R注意：線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時，所產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的峰值為Em=NBSω，即僅由匝數(shù)N，線圈面積S，磁感強度B和角速度ω四個量決定。與軸的具體位置，線圈的形狀及線圈是否閉合都是無關(guān)的。表征交流電大小的物理量0t/s瞬時值：交變電流某一時刻的值最大值：交變電流的最大瞬時值U/VUm電壓最大值電壓瞬時值i/AIm電流最大值電流瞬時值③有效值：ⅰ、意義：描述交流電做功或熱效應(yīng)的物理量ⅱ、定義：跟交流熱效應(yīng)相等的恒定電流的值叫做交流的有效值。ⅲ、正弦交流的有效值與峰值之間的關(guān)系是注意：非正弦（或余弦）交流的有效值和峰值之間無此關(guān)系，但可按有效值的定義進行推導(dǎo)。說明1、交流用電器的額定電壓和額定電流指的是有效值；交流電流表和交流電壓表的讀數(shù)是有效值。保險絲的熔斷值為有效值，電容器的擊穿電壓為峰值。對于交流電若沒有特殊說明的均指有效值。說明2、在求交流電的功、功率或電熱時必須用交流電的有效值。求電量用平均值。說明3、交流電壓表和電流表通過交流電時，實際上已經(jīng)由電表內(nèi)部元件把交流電變成了等效的直流，所以讀出的就是交流的有效值，并且電表的指針不會忽左忽右地擺動。④平均值：求通過某導(dǎo)體截面的電量一定要用平均值。【例1】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，僅使線圈的轉(zhuǎn)速加倍，則交流電動勢的最大值和周期分別變?yōu)?-----------------（）A．400V，B．200V,C．400V,D．200V,解析：從圖中看出，該交流電的最大值和周期分別是：Em＝100V，T＝，而最大值Em＝NBSω，周期T＝2π／ω；當線圈轉(zhuǎn)速加倍時，ω’＝2ω，故Em’＝2Em＝200V，T’＝T／2＝?！揪毩?xí)1】如圖所示為某正弦交流電流的圖像，求其峰值、周期和角速度，并寫出該電流的瞬時值表達式。解析：從圖中可看出交變電流的周期T＝，在t＝＝T／8時，，而t＝T／8時線圈從中性面轉(zhuǎn)過的角度為45°。由電流表達式i＝Imsinωt得：1414＝Imsin45°Im＝1414／sin45°＝20A而ω＝2π／T＝314rad/s故此電流的瞬時表達式為i＝20sin314tA【例2】如圖表示一交流的電流隨時間變化的圖像，此交變電流的有效值是多大？解析：交流的有效值等于熱效應(yīng)與此交流等效的直流電的值，為分析方便，可選交流電的一個周期進行研究。設(shè)此交變電流的有效值為I，根據(jù)交流有效值的定義，有：所以：〖練習(xí)2〗如圖所示為一交流電的電壓隨時間變化的圖像，求此交流電的電壓的有效值。、如圖表示一交流隨時間變化的圖像，求此交流的有效值。解析：【例4】圖中兩交變電流通過相同的電阻R。求：（1）分別寫出它們的有效值、周期和頻率。（2）計算它們在R上產(chǎn)生的功率之比。解析：（1）圖甲為正弦交流電，其有效值I1＝Im／＝，周期T1＝，頻率f1＝；圖乙為方波交流電，電流的大小不變、方向作周期變化，由于熱效應(yīng)與電流方向無關(guān)，因而它的有效值為5A，周期T2＝，頻率f2＝。（2）由公式P＝I2R得：P甲:P乙＝I12R:I22R＝（I1／I2）2＝1:2〖練習(xí)3〗一個電阻接在10V的直流電源上，它的發(fā)熱功率是P，當接到電壓為u=10sinωtV的交流電源上，它的發(fā)熱功率--------------------（）A．B．C．PD．2PB【例4】如圖所示，線圈的面積是005㎡，共有100匝；線圈電阻為1Ω，外接電阻R＝9Ω，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B＝1／πT，當線圈以300r/min的轉(zhuǎn)速勻速旋轉(zhuǎn)時，求：1若從線圈處于中性面開始計時，寫出線圈中感應(yīng)電動勢的瞬時表達式；解析：2線圈轉(zhuǎn)過1／30s時電動勢的瞬時值多大；當t＝1／30s時，電動勢的瞬時值3電路中電壓表和電流表示數(shù)各是多少。電動勢的有效值為電流表的示數(shù)電壓表的示數(shù)（4）線圈每轉(zhuǎn)過一周，外力所做的功。線圈轉(zhuǎn)動一周外力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能T＝2π／ω【例5】如圖所示，矩形線圈的匝數(shù)為n，線圈面積為S，線圈內(nèi)阻為r，在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中繞OO’軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，外電路電阻為R。在線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中，求：1通過電阻R的電量q；解析：在此過程中，穿過線圈磁通量變化所用時間產(chǎn)生的平均電動勢為平均電流為通過R的電量（2）電阻R上產(chǎn)生