描绘交变电流的物理量 淄博一中 物理组

复习回顾 (一)交变电流： 电流、电压方向随时间作周期性变化---交流电。 按正弦规律变化的交流电叫正弦式交流电。 （二）正弦式交流电的产生及变化规律 a.匀强磁场, b.绕垂直于磁场方向的轴, c.匀速转动. 1、产生条件： 2、中性面B S： a.磁通量最大， b.磁通量变化率为零， c. 感应电动势。

复习回顾 3、正弦交流电的变化规律： 瞬时电动势 e=Emsinωt Em=NBSω 瞬时电流 i=Imsinωt （1）公式法：从中性面开始计时 （2）图象法：如图所示 瞬时电动势 e=Emsinωt Em=NBSω 瞬时电流 i=Imsinωt 瞬时电压 u=Umsinωt

测一测： （1） 什么叫交变电流的周期？ （2）什么叫交变电流的频率？ （3）它们之间的关系是什么？ （4）你知道我国使用的交变电流的周期和频率各是多大吗？

一、周期和频率 （1）周期： 交变电流完成一次周期性变化所需的时间 （2）频率： 交变电流一秒内完成周期性变化的次数 （3）关系： （4）角速度：一秒内线圈在匀强磁场中转动的 角度。（弧度）

我国生产和生活所用交流电的周期 T=_____s，频率f= ___Hz，角速度ω=___ __rad/s，在1s内电流的方向 生活常识： 我国生产和生活所用交流电的周期 T=_____s，频率f= ___Hz，角速度ω=___ __rad/s，在1s内电流的方向 变化____次。 0.02 50 100π 100

二、峰值和有效值 1、峰值（最大值）：交变电流在一个周期内 所能达到的最大数值．Em Um Im （1）电容器上的标称电压值（耐压值）是电容器两极间所允许电压的最大值． （2）线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速旋转时，电动势的最大值：

交流与探讨： 问题1：如图所示电流I=2A通过一个R=2Ω的电阻。它是恒定电流。怎样计算通电1 S内电阻R中产生的热量? 1 2 3 i/A 1 2 3 i/A t/S 4 解：根据焦耳定律得：

交流与探讨： 问题2： 如图所示电流I通过一个R=1Ω的电阻。它不是恒定电流。 1. 怎样计算通电1 S内电阻R中产生的热量? -2 1 2 i/A t/s -1 0.5

交流与探讨： 解：根据焦耳定律得： ２． １．

（1）定义：让交流电和恒定电流通过同样的电阻，如果它们在相同时间内，产生热量相等，把恒定电流的值叫交流电的有效值 。（抓三同 ） 2、有效值 （1）定义：让交流电和恒定电流通过同样的电阻，如果它们在相同时间内，产生热量相等，把恒定电流的值叫交流电的有效值 。（抓三同 ） （2）物理意义：描述交流电做功或热效应的物理量 （3）正弦交流电的有效值与最大值的关系：

重点说明： 2、有效值 A、任何电流都有有效值，但上述关系只限于正弦交变电流，对其他形式的交变电流并不适用．需按定义计算。 B、交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值； C、交流电流表和交流电压表的读数是有效值， 对于交流电若没有特殊说明的均指有效值。 D、在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。

【例1】交变电流电压表达式为u=20sin314tV，求这个交变电压的最大值U 、有效值U、周期T、频率f。画出交变电流的u-t图像。 典题探究： 【例1】交变电流电压表达式为u=20sin314tV，求这个交变电压的最大值U 、有效值U、周期T、频率f。画出交变电流的u-t图像。 m 解： U m =20V 20 -20 0.01 0.02 u/V t/s

【例2】 如图所示为某正弦交流电流的图像，求其峰值、周期和角速度，并写出该电流的瞬时值表达式。 典题探究： 【例2】 如图所示为某正弦交流电流的图像，求其峰值、周期和角速度，并写出该电流的瞬时值表达式。

典题探究： 解析：从图中可看出: Im＝14.14／sin45°＝20A 而ω＝2π／T＝314rad/s. 交变电流的周期T＝0.02s, 在t＝0.0025s＝T／8时，电流为14.14A， 而t＝T／8时线圈从中性面转过的角度为45° 由电流表达式i＝Imsinωt得：14.14＝Imsin45° Im＝14.14／sin45°＝20A 而ω＝2π／T＝314rad/s. 故此电流的瞬时表达式为i＝20sin314t(A)

典题探究： 【例3】如图表示一交流电的电流随时间变 化的图像，此交变电流的有效值是多大？

典题探究： 解析：交流电的有效值等于热效应与此交流电等效的恒定电流的值，为分析方便，可选交流电的一个周期进行研究。设此交变电流的有效值为I，根据交流有效值的定义，有： 所以：

交变电流的周期和频率 1.周期T（s） 2.频率f（HZ） 3.相互关系： 交变电流的峰值和有效值 课堂小结： 交变电流的周期和频率 1.周期T（s） 2.频率f（HZ） 3.相互关系： 交变电流的峰值和有效值 1.峰值（EmUmIm） 2.有效值（E U I ）

反馈练习： A.U1=6 V D.U2≥6 V C.U1=6 V A.400V,0.02s B.200V,0.02s 1.某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系，如图所示，如果其它条件不变，仅使线圈的转速加倍，则交流电动势的最大值和周期分别变为（ ） 2.交变电流电源的电压是6 V，它跟电阻R1、R2及电容C、电压表一起连成如图电路.忽略电源内阻，U1表示电压表示数，为保证电容器不击穿，电容器耐压值U2，电路如图所示则（ 　 ）　 B A.400V,0.02s B.200V,0.02s C.400V,0.08s D.200V,0.08s CD A.U1=6　V B.U2=6V D.U2≥6　V C.U1=6 V

反馈练习： 3．如下图所示，一矩形线圈在匀强磁场中以角速度 匀速转动，产生的交变电动势的图象如图，则（ ） A.交变电流的频率是 Hz 3．如下图所示，一矩形线圈在匀强磁场中以角速度 匀速转动，产生的交变电动势的图象如图，则（ ） A.交变电流的频率是 Hz B.当t=0时，线圈平面与磁感线垂直 C.当t=0.5s时，e有最大值 D.交流电的周期是0.5s BD 0.5 4.如图所示，一交流发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动，线圈匝数N=100，线圈电阻为r=3Ω,ab=cd=0.5 m，bc=ad=0.4 m，磁感应强度B=0.5 T，电阻R=311Ω，当线圈以n=300 r／min的转速匀速转动时。求： (1)感应电动势的最大值； (2)t=0时线圈在图示位置，写出此交变电流电动势 瞬时值表达式； (3)此电压表的示数是多少?

5、如图所示的交流电随时间变化的图像，此交流电的有效值是多少？

6、线圈abcd的面积是1m2，共100匝。线圈的电阻是1欧姆，外接电阻的R=9欧姆，匀强磁场的磁感应强度为B=1/πT，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时，求： 1、若从线圈处中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式。 2、线圈装过30之一秒时电动势的瞬时值多大？ 3、伏特表的示数是多大？电流表的示数是多大？ 4、1min内外力做的功是多少？ 5、从中性面开始计时，经过30分之一秒，通过电阻R的电量是多少？