第二节-描述交变电流的物理量

第五章《交变电流》2描述交变电流的物理量教学目标知识与技能1．知道交变电流的周期、频率的含义，以及它们相互间的关系。知道我国生产和生活用电的周期（频率）的大小。2．知道交变电流的峰值和有效值的意义。能利用有效值定义计算某些交变电流的有效值。3．会利用正弦式交变电流有效值公式进行有关计算。教学重点交变电流的四值。教学难点理解并应用交变电流的有效值进行有关计算。复习回顾(一)交变电流：大小和方向随时间做周期性变化的电流;简称交流。其中按正弦规律变化的交流电叫正弦交流电。线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，产生正弦交流电。跟磁场方向垂直的平面叫做中性面。这一位置穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率为零，线圈中无感应电动势。1、产生：2、中性面：(二)正弦交流电的产生及变化规律3、规律：瞬时值表达式：从中性面开始计时tIimsin电压:tUumsintEemsin电动势:SNBEm在纯电阻电路中:电流:(1)用公式描述:最大值（峰值）：Em、Ｉm、UmSNBEm瞬时值：e、i、utEemsinabcdKLABabcdKLABabcdkLABabcdkLABabcdkLAB(2)用图象描述: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。角频率：线圈在磁场中转动的角速度。2、频率：交变电流一秒内完成周期性变化的次数。物理意义：表示交流电变化的快慢。3、关系：Tf1fT22一个周期内电流方向改变两次。1、我国生产和生活用交流电的周期T=_____s，频率f=____Hz，角速度ω=_____rad/s，在1s内电流的方向变化____次。0.0250100π100课堂练习2、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()A．400V,0.02sB．200V,0.02sC．400V,0.08sD．200V,0.08sB3、如图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。Im＝20Aω＝100πrad/s.电流的瞬时表达式为i＝20sin100πt(A)T＝0.02s什么是交变电流的峰值（Em，Im，Um）？i/mA0.5t/s-0.50.020.01二、峰值和有效值1、峰值：电流或电压所能达到的最大值。SNBEm电容耐压值（最大值）电容器的耐压值2、瞬时值：e、i、utEemsin由于交变电流的大小和方向随时间变化，它产生的效果也随时间变化，在实际中我们常常不研究它的瞬时效果，而是只要知道交变电流在某段时间内的平均效果就可以了。那么我们怎样来衡量交变电流的平均效果呢？请看下面的思考与讨论22212122)1(RtIRtIQJ8.2RtIQ2)2(AI8.23.有效值定义：根据电流的热效应来规定，让交流与直流分别通过相同的电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的热量相等，就把这个直流的数值叫做这个交流的有效值。E、U、I二、峰值和有效值特点：交变电流的有效植根据电流的热效应来规定，与电流的方向无关，但一般与所取时间的长短有关，在无特别说明时是以一个周期的时间来确定有效值的。说明：A、以上关系式只适用于正弦或余弦交流电；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D、对于交流电若没有特殊说明的均指有效值4.正弦交流电的有效值与最大值的关系：2mEE2mII平均值：ENt2、求通过某导体截面的电量一定要用平均值。注意：峰值（最大值）、有效值、平均值及瞬时值在应用上的区别。1、在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。4、某交流电压随时间的变化规律如图所示，则此交流电的频率是_____Hz。若将该电压加在10uF的电容器上，则电容器的耐压值不应小于______V；若将该电压加在一阻值为1KΩ的纯电阻用电器上，用电器恰能正常工作，为避免意外事故的发生，该电路中保险丝的额定电流不能低于______A。200－20020.2520021.0u/vt/s课堂练习5、图中两交变电流通过相同的电阻R。求：（1）分别写出它们的有效值、周期和频率。（2）计算它们在R上产生的功率之比。（2）P甲:P乙＝I12R:I22R＝（I1／I2）2＝1:2AI225)1(1sT4.01Hzf5.21AI52sT3.02Hzf3.326.如图表示一交流的电流随时间变化的图像,求该电流的有效值。4232222121122IRTIRTIRT22121()2III221(42)(32)52A7、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：Um=20VVUUm2102202sT02.02HzTf501200-200.010.02u/Vt/s8、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。分析：9、如图所示，线圈的面积是0.05㎡，共有100匝；线圈电阻为1Ω，外接电阻R＝9Ω，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)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时表达式；(2)线圈转过1／30s时电动势的瞬时值多大；(4)线圈每转过一周，外力所做的功。253V(3)电路中电压表和电流表示数各是多少2.52A22.52V50sin(10)Vt2.5J10、如图所示，矩形线圈的匝数为n，线圈面积为S，线圈内阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO’轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R。在线圈由图示位置转过90°的过程中，求：(1)通过电阻R的电量q；nBSqItRr(2)电阻R上产生的焦耳热Q在此过程中电阻R上的焦耳热为一个周期内产生焦耳热的1／4，222)(4)41rRnBSRRTIQ（11、边长为a的单匝正方形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，以OO’为轴匀速转动，角速度为ω，转轴与磁场方向垂直，线圈电阻为R，求：(1)线圈从图示位置转过T／4的过程中产生的热量Q。RaBQ442(2)线圈从图示位置转过T／4的过程中通过线圈某截面的电量q。2222BaBaqItRR小结3、最大值（峰值）：EmUmＩm4、瞬时值：uie1、周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间。2、频率：一秒内完成周期性变化的次数。Tf1fT225、有效值：EUI（1）定义：根据电流的热效应来规定，让交流电和直流通过相同阻值的电阻，如果他们在一个周期内产生的热量相等，就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值。（2）正弦交流电的有效值与最大值的关系：2mEE注意：A.对于交流电若没有特殊说明的均指有效值C.求通过某导体截面的电量一定要用平均值。B.在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。