描述交变电流的物理量课件-002.ppt

1、temsinE电动势瞬时值NBSmE其中知识回顾知识回顾 其中属于交变电流的是其中属于交变电流的是 ；其中属于正弦式电流的是其中属于正弦式电流的是 ；其中属于直流电的是其中属于直流电的是 ；其中属于恒定电流的是其中属于恒定电流的是 。（b）（）（c）（）（e）（b）（a）(d)（a）知识回顾知识回顾 由于交变电流的由于交变电流的大小大小和和方向方向都随时间做都随时间做周周期性变化期性变化，因此在交流电路中使用电压和电流，因此在交流电路中使用电压和电流不能全面地反映其电路的特性，对交变电流就不能全面地反映其电路的特性，对交变电流就需要多一些的物理量来需要多一些的物理量来描述其不同方面的特性描述其

2、不同方面的特性。阅读教材阅读教材34页，完成以下内容：页，完成以下内容：（1）什么叫交变电流的周期？）什么叫交变电流的周期？（2）什么叫交变电流的频率？）什么叫交变电流的频率？（3）周期、频率、角速度的关系是什么？）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）我国使用的交变电流的周期和频率各是多大？大？一、周期和频率一、周期和频率1 1、周期：、周期：交变电流完成交变电流完成一次周期性变化一次周期性变化所需的时间。所需的时间。角频率：角频率：线圈在磁场中转动的线圈在磁场中转动的角速度角速度 2 2、频率：、频率：交变电流一秒内完成交变电流一秒内完成周期性变化周期

3、性变化的次数。的次数。物理意义：表示交流电物理意义：表示交流电变化的快慢变化的快慢3 3、关系：、关系：Tf1fT22一个周期内电流方向改变两次。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、我国生产和生活用交流电的周期周期T=_s，频率，频率f=_Hz，角速度角速度=_rad/s，在，在1s内电流内电流的方向变化的方向变化_次。次。0.0250100100针对训练针对训练特别说明：特别说明：nf22转速转速n的单位要换算成的单位要换算成：（：（转每秒）转每秒）2、某交流发电机产生的感应电动势与、某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系，如图所示，如果其它条件不时间的关系，如图所示

4、，如果其它条件不变，仅使线圈的变，仅使线圈的转速加倍转速加倍，则交流电动势，则交流电动势的最大值和周期分别变为的最大值和周期分别变为 ()A400V,0.02s B200V,0.02sC400V,0.08s D200V,0.08sB3、如图示为某正弦交流电流的图、如图示为某正弦交流电流的图像，求其峰值、周期和角速度，并写像，求其峰值、周期和角速度，并写出该电流的瞬时值表达式。出该电流的瞬时值表达式。Im20A100rad/s.电流的瞬时表达式为电流的瞬时表达式为i20sin100t (A)T0.02s 阅读教材阅读教材35页，完成以下内容：页，完成以下内容：（1）什么叫交变电流的峰值（最大值）

5、？）什么叫交变电流的峰值（最大值）？（2）交变电流的有效值是如何定义的）交变电流的有效值是如何定义的？二、峰值和有效值二、峰值和有效值1、峰值：、峰值：电流或电压所能达到的电流或电压所能达到的最大值最大值。SNBEm应用实例：应用实例：电容器的电容器的耐压值（也称击穿电压）要高耐压值（也称击穿电压）要高于交流电的峰值于交流电的峰值，否则电容器可能被，否则电容器可能被击击穿穿。例如将例如将e=400sin314t加在电容加在电容器两端，那么电容器的耐压值不器两端，那么电容器的耐压值不得低于得低于400V 电容电容 工作电压工作电压（最大值）（最大值）2.2.有效值有效值 定义：定义：根据根据电流

6、的热效应电流的热效应来规定，让交流与来规定，让交流与直流分别通过直流分别通过相同相同的电阻，如果在交流的的电阻，如果在交流的一个周期一个周期内它们产生的热量内它们产生的热量相等相等，就把这，就把这个直流的数值叫做这个交流的有效值。个直流的数值叫做这个交流的有效值。E、U、I特点：交变电流的有效植根据特点：交变电流的有效植根据电流的电流的热效应热效应来规定，与电流来规定，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。时是以一个周期的时间来确定有效值的。说明：说明：A、以上关系式只适用于、以上关系式

7、只适用于正弦正弦或或余弦余弦交流电；交流电；B、交流用电器的、交流用电器的额定电压额定电压和和额定电流额定电流指的是有效值；指的是有效值；C、交流电流表和交流电压表交流电流表和交流电压表的读数是有效值的读数是有效值D、对于交流电若没有特殊说明的均指有效值、对于交流电若没有特殊说明的均指有效值3.3.正弦交流电正弦交流电的有效值与最大值的关系：的有效值与最大值的关系：2mEE 2mII mUU2解：有效值为：解：有效值为：2mEE 1、我国市电用的交变电流为我国市电用的交变电流为e=311sin100t,求这种交变电流的有效值。求这种交变电流的有效值。最大值除以最大值除以 倍求有效值的方法只适用

8、于倍求有效值的方法只适用于求正弦或余弦求正弦或余弦交变电流的有效值交变电流的有效值2311V22022由于交变电流的大小和方向随时间变化，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，而是只我们常常不研究它的瞬时效果，而是只要知道交变电流要知道交变电流在某段时间内的平均效在某段时间内的平均效果果就可以了。就可以了。那么我们怎样来衡量交变电流的平均那么我们怎样来衡量交变电流的平均效果呢？效果呢？请看下面的思考与讨论请看下面的思考与讨论思考与讨论：思考与讨论：如图所示通过一个如图所示通过一个R=1的电阻的的电阻的

9、电流电流i随时间变化的曲线。它不是恒定电流。随时间变化的曲线。它不是恒定电流。-212i/At/s-100.511.怎样计算通过怎样计算通过1 S内电阻内电阻R中产生的热量中产生的热量?2.如果有一个大小、方向如果有一个大小、方向 都不变的恒定电流通过这都不变的恒定电流通过这个电阻个电阻R也能在也能在1 S内产生同样的热量，这个电流是大？内产生同样的热量，这个电流是大？解解：22212122)1(RtIRtIQ交3.01222.011222J8.2RtIQ2)2(直118.22 IAI8.2-212i/At/s-100.51平均值：平均值：ENt2 2、求通过某导体截面的、求通过某导体截面的电

10、量电量一定要用一定要用平均值。平均值。注意：注意：峰值峰值（最大值）、（最大值）、有效值有效值、平均值平均值在应用上的区别。在应用上的区别。1 1、在求交流电的、在求交流电的功、功率或电热功、功率或电热时时必须用交流电的有效值。必须用交流电的有效值。Rq电量：电量：例例1.1.某交流电压随时间的变化规律如图所示，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则此交流电的频率是_Hz_Hz。若将该电压加。若将该电压加在在10uF10uF的电容器上，则电容器的耐压值不应小的电容器上，则电容器的耐压值不应小于于_V_V；若将该电压加在一阻值为；若将该电压加在一阻值为1K1K的的纯电阻用电器上

11、，用电器恰能正常工作，为避纯电阻用电器上，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免意外事故的发生，该电路中保险丝的额定电流不能低于流不能低于_ _ _A A。20020020.2520021.0u/vt/s 例例2.2.如图表示一交流的电流随时间变化的如图表示一交流的电流随时间变化的图像图像,求该电流的有效值。求该电流的有效值。4 23 2222121122I RTI RTI RT22121()2III221(4 2)(3 2)52A 练习练习1 1：如图表示一交流随时间变化的图：如图表示一交流随时间变化的图像，求此交流的有效值。像，求此交流的有效值。to123424

12、iAs图1535IA 2221222TTI RTI RI R2222141()()2222I 三、相位三、相位2.2.两支交流的两支交流的相位之差相位之差叫做它们的相位差例叫做它们的相位差例如两支交流电，如两支交流电，u u1 1E Em msin(sin(tt1 1)，u u2 2E Em msin(sin(tt2 2)，它们的，它们的频率相同频率相同，但初相位，但初相位不同，它们的相位差不同，它们的相位差(tt2 2)(tt1 1)2 21 1，是一个常量，等于两个初相之差，不，是一个常量，等于两个初相之差，不随时间变化，可以说，这两支交变电流的变化随时间变化，可以说，这两支交变电流的变化

13、规律是相同的，只是规律是相同的，只是步调步调不同不同三、相位三、相位1.1.某交变电流的方向在某交变电流的方向在1 s1 s内改变内改变100100次，则其次，则其周期周期T T和频率和频率f f分别为分别为()()A.T=0.01 s B.T=0.02 sA.T=0.01 s B.T=0.02 sC.f=100 Hz D.f=50 HzC.f=100 Hz D.f=50 HzBD2.2.下列交流电，哪一个不是指有效值下列交流电，哪一个不是指有效值 ()()A.A.交流电压表读数交流电压表读数B.B.电饭锅的额定电流电饭锅的额定电流C.C.电容器击穿电压电容器击穿电压D.220 VD.220

14、V交流电压交流电压C3、图中两交变电流通过相同的电阻、图中两交变电流通过相同的电阻R。求：。求：（1）分别写出它们的有效值、周期和频率。）分别写出它们的有效值、周期和频率。（2）计算它们在）计算它们在R上产生的功率之比。上产生的功率之比。（2）P甲甲:P乙乙I12R:I22R（I1I2）21:2 AI225)1(1sT4.01Hzf5.21AI52sT3.02Hzf3.324 4、交变电流电压表达式为、交变电流电压表达式为u=20sin314tVu=20sin314tV，求这，求这个交变电压的最大值个交变电压的最大值U U、有效值、有效值U U、周期、周期T T、频、频率率f f。画出交变电流

15、的。画出交变电流的u-tu-t图像。图像。m解：Um=20VVUUm2102202sT02.02HzTf501200-200.010.02u/Vt/s5 5、如图所示为某正弦交流电流的图像，求其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峰值、周期和角速度，并写出该电流的瞬时值表达式。表达式。分析：分析：解析：解析：从图中可看出从图中可看出:交变电流的周期交变电流的周期T0.02s,交变电流的角速度交变电流的角速度2T314rad/s 在在t0.0025sT8时，电流为时，电流为14.14A，而而tT8时线圈从中性面转过的角度为时线圈从中性面转过的角度为45 由

16、电流表达式由电流表达式iImsint得：得：14.14Imsin45Im14.14sin4520A而而2T314rad/s.故此电流的瞬时表达式为故此电流的瞬时表达式为i20sin314t(A)6 6、如图所示，线圈的面积是如图所示，线圈的面积是0.05 0.05，共有，共有100100匝；线圈电阻为匝；线圈电阻为11，外接电阻，外接电阻R R99，匀，匀强磁场的磁感应强度为强磁场的磁感应强度为B B1 1 T T，当线圈以，当线圈以300 r/min300 r/min的转速匀速旋转时，求：的转速匀速旋转时，求：(1)(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线若从线圈处于中性面开始计时，写出线

17、圈中圈中感应电动势的瞬时表达式；感应电动势的瞬时表达式；(2)(2)线圈转过线圈转过1 130s30s时电动势的瞬时时电动势的瞬时值多大；值多大；(4)(4)线圈每转过一周，外力所做的功。线圈每转过一周，外力所做的功。25 3V(3)(3)电路中电压表和电流表示数电路中电压表和电流表示数 各各是多少是多少2.5 2A22.5 2V50sin(10)Vt2.5 J2.5 J 7 7、如图所示，矩形线圈的匝数为、如图所示，矩形线圈的匝数为n n，线圈面，线圈面积为积为S S，线圈内阻为，线圈内阻为r r，在磁感应强度为，在磁感应强度为B B的匀强的匀强磁场中绕磁场中绕OOOO轴以角速度轴以角速度匀

18、速转动，外电路匀速转动，外电路电阻为电阻为R R。在线圈由图示位置转过。在线圈由图示位置转过9090的过程中，的过程中，求：求：(1)(1)通过电阻通过电阻R R的电量的电量q q；n B SqI tRr(2)(2)电阻电阻R R上产生的焦耳热上产生的焦耳热Q Q 在此过程中电阻在此过程中电阻R R上的焦上的焦耳热为一个周期内产生焦耳热耳热为一个周期内产生焦耳热的的1 14 4，222)(4)41rRnBSRRTIQ（8 8、边长为、边长为a a的的单匝单匝正方形线圈在磁感应强度为正方形线圈在磁感应强度为B B的匀强磁场中，以的匀强磁场中，以OOOO为轴匀速转动，角速为轴匀速转动，角速度为度为

19、，转轴与磁场方向垂直，线圈电阻为，转轴与磁场方向垂直，线圈电阻为R R，求：求：(1)(1)线圈从图示位置转过线圈从图示位置转过T T4 4的过程中产生的过程中产生的热量的热量Q Q。RaBQ442(2)(2)线圈从图示位置转过线圈从图示位置转过T T4 4的过的过程中通过线圈某截面的电量程中通过线圈某截面的电量q q。2222BaBaqItRR小结小结3、最大值（峰值）：、最大值（峰值）：Em Um m 4、瞬时值：、瞬时值：u i e1、周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间。、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。、频率：一秒内完成周期性变

20、化的次数。Tf1fT225、有效值有效值：E U I （1 1）定义）定义：根据根据电流的热效应电流的热效应来规定，让交流电和直流通过相来规定，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，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。就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值。（2 2）正弦交流电正弦交流电的有效值与最大值的关系：的有效值与最大值的关系：2mEE 注意：注意：A.A.对于交流电若没有特殊说明的均指有效值对于交流电若没有特殊说明的均指有效值 C.C.求通过某导体截面的求通过某导体截面的电量电量一定要用平均值。一定要用平均值。B.B.在求交流电的在求交流电的功、功率或电热功、功率或电热时必须用交流电的有效值。时必须用交流电的有效值。