5.2-描述交变电流的物理量

复习提问:1、什么叫交变电流？什么叫正弦式交变电流？大小和方向随时间作周期性变化的电流叫做交变电流;简称交流。按正弦规律变化的交变流电叫正弦式交变电流。2、正弦式交变电流的电动势瞬时值表达式是什么？电动势的最大值是什么？temsinE电动势瞬时值NBSmE其中5.2、描述交流电的物理量请同学们阅读教材34页，回答下列问题：（1）什么叫交变电流的周期？（2）什么叫交变电流的频率？（3）周期、频率、角速度的关系是什么？（4）我国使用的交变电流的周期和频率各是多大？1、周期：2、频率:交变电流完成一次周期性变化所需的时间。交变电流一秒内完成周期性变化的次数。fT1fT223、关系：符号是T单位为S符号是f单位为Hz一、描述交变电流变化快慢的物理量4.我国生产和生活用交变电流的周期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练习：如图所示为某正弦式交变电流的图像，求其周期,频率和角速度。解：T＝0.04st/10-2st/10-2s100HzTf251sradfT/5022U/v与峰值是200V的交变电流相比，哪个更大？200V二、描述交变电流大小的物理量1、峰值（最大值）：1）物理意义：表示电流的强弱或电压的高低。2）电容器的耐压值（也称击穿电压）要高于交流电的峰值，否则电容器可能被击穿。mmU、I例如将e=400sin314t加在电容器两端，那么电容器的耐压值不得低于400V有效值思考与讨论：如图所示通过一个R=1Ω的电阻的电流i随时间变化的曲线。它不是恒定电流。-212i/At/s-100.511.怎样计算通过1S内电阻R中产生的热量?2.如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过这个电阻R也能在1S内产生同样的热量，这个电流是多大？解：22212122)1(RtIRtIQ交3.01222.011222J8.2RtIQ2)2(直118.22IAI8.2-212i/At/s-100.512、有效值（1）定义：根据电流的热效应来规定，让交流和恒定电流分别通过大小相同电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的热量相等，而这个恒定电流是I、电压是U，我们就把这I、U叫做这个交流的有效值。交流恒定电流ＩＵ通过大小相同电阻R在交流电的一个周期内直交QQ交流的有效值为ＩＵ例如某一交流通过一段电阻丝，在一个周期内产生的热量为Q，如果改为3A的恒定电流通过这段电阻丝，在相同的时间内产生的热量也是Q，那么，这个交变电流的有效值就是3A练习：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2221211RtIRtIQ42321242R1232RR50tQRI222502RIRAI5解：（2）正弦交变电流的最大值为有效值的倍。mmmmmmIIIUUUEEE707.02707.02707.022解：有效值为：2mEE1、我国市电用的交变电流为e=311sin100πt,求这种交变电流的有效值。最大值除以倍求有效值的方法只适用于求正弦或余弦交变电流的有效值2311V22022(3)有效值的说明：A、交流用电器上标出的额定电压和额定电流指的是有效值；B、交流电流表和交流电压表的读数是有效值D、以后提到的交变流电的数值，若没有特殊说明的均指有效值C、保险丝的熔断电流是有效值C.求通过某导体横截面的电量一定要用交流的平均值.(4）峰值（最大值）、有效值、平均值在应用上的区别。A.求电容器的耐压值时要用交流的峰值.B.求交流的功、功率和电热时必须用交流的有效值.二、交变电流的四值对比含义物理重要关系适用情况瞬时值交变电流某一时刻的值e＝Emsinωti＝Imsinωt计算线圈某一时刻的受力情况峰值最大的瞬时值Em＝nBSωIm＝EmR＋r确定用电器的耐压值含义物理重要关系适用情况有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流值E＝Em/2U＝Um/2I＝Im/2(1)计算与电流热效应相关的量(如功率、热量)(2)交流电表的测量值(3)电气设备标注的额定电压、额定电流(4)保险丝的熔断电流含义物理重要关系适用情况平均值交变电流图象中图线与时间轴所夹面积与时间的比值E＝nΔΦΔtI＝ER＋r计算通过电路截面的电量交变电流的相位1、正弦符号sin后面的量ωt+φ叫做交变电流的相位，其中φ是t=0时的相位，叫做交变电流的初相位。2、相位差：两支交流的相位之差。若两支交流的频率相同，初相位不同，即相位差φ2-φ1为确定的常数。e甲=Emsinωte乙=Emsin(ωt+φ)课堂小结fT222、峰值（最大值）：表示交流电流的强弱或电压的高低1、周期和频率：fT13、有效值：（1）根据电流的热效应来规定。（2）正弦交变电流的最大值是有效值的倍。(3)注意：A、对于交流若没有特殊说明的均指有效值。D、求通过某导体横截面的电量一定要用交变电流的平均值。C、求交变电流的功、功率和电热时必须用交变电流的有效值。2B、电容器的耐压值要高于交变电流的峰值。C巩固练习：１．关于交变电流的几种说法正确的是()A．使用交变电流的电气设备上所标的电压电流值是指峰值B．交流电流表和交流电压表测得的值是电路中的瞬时值C．跟交变电流有相同热效应的直流电的值是交流的有效值D．通常照明电路的电压是220伏，指的是峰值。2.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。0.2520021.0200－2002u/vt/s4３.图中两交变电流通过相同的电阻R。求:i/At/s0.20.40-55i/A50-50.20.4t/s（2）计算它们在R上产生的功率之比.（1）分别写出它们的有效值、周期和频率。AI22511)(sT4.01Hzf5.21AI52sT4.02Hzf5.22（2）P甲:P乙＝I12R:I22R＝（I1／I2）2＝1:2解：i/At/s0.20.40-55i/A50-50.20.4t/s４.一个电阻接在10V的直流电源上，它的发热功率是P，当接到电压为u=10sinωtV的交流电源上，它的发热功率()A．0.25PB．0.5PC．PD．2PBRRP10U22直流RURUmm2/)2(P221交流R2102所以有PPP5.021解：５.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：电路中电压表和电流表示数各是多少rREIm2/IRU解：mENBS1005.01100V50sradn/x3.14102912/50A25.2925.2V25.22６.如图，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一周的过程中，求：(1)通过电阻R的电量q；(2)电阻R上产生的焦耳热QtIqrRn解：222)()rRnBSRRTIQ（I、)2ttnE、)1trREIrRnBS4)(2rRnBS)(2rREm布置作业:习题册69页:2,4,6题