表征交流電的物理量

關于表征交流電的物理量第1頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月一、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）、正弦交流的產生及變化規(guī)律

1、產生：當線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉動時，線圈中產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，線圈中無感應電動勢。第2頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月3、規(guī)律：

（1）、函數(shù)表達式：從中性面開始計時，則e=NBSωsinωt。用Em表示峰值NBSω則e=Emsinωt在純電阻電路中,電流I=sinωt=Imsinωt，電壓u=Umsinωt。第3頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月二、新課教學：1、表征交變電流大小物理量①瞬時值：

對應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，UmＩm

EmEm=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動時，所產生感應電動勢的峰值為ε

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的。第4頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月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第5頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月③有效值：ⅰ、意義：描述交流電做功或熱效應的物理量ⅱ、定義：跟交流熱效應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系是。注意：正弦交流的有效值和峰值之間具有的關系，非正弦（或余弦）交流無此關系，但可按有效值的定義進行推導，

第6頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月ⅳ、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。對于交流電若沒有特殊說明的均指有效值。ⅴ、在求交流電的功、功率或電熱時必須用交流電的有效值。交流電壓表和電流表通過交流電時，實際上已經由電表內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。第7頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月③平均值：求通過某導體截面的電量一定要用平均值。第8頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月④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。我國生產和生活用交流電的周期T＝_______s，頻率f＝________Hz，角速度ω＝_______rad/s，在1內電流的方向變化__________次。0.0250314100第9頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月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秒內完成周期性變化的次數(shù)T=1/fω=2π/T=2πf第10頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月

【例1】某交流發(fā)電機產生的感應電動勢與時間的關系，如圖所示，如果其它條件不變，僅使線圈的轉速加倍，則交流電動勢的最大值和周期分別變?yōu)?-----------------（）A．400V，0.02sB．200V,0.02sC．400V,0.08sD．200V,0.08s第11頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月

解析：從圖中看出，該交流電的最大值和周期分別是：Em＝100V，T＝0.04s，而最大值Em＝NBSω，周期T＝2π／ω；當線圈轉速加倍時，ω’＝2ω，故Em’＝2Em＝200V，T’＝T／2＝0.02s.故選B。第12頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月

【練習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。第13頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月解析：從圖中可看出交變電流的周期T＝0.02s，在t＝0.0025s＝T／8時，電流為14.14A，而t＝T／8時線圈從中性面轉過的角度為45°。由電流表達式i＝Imsinωt得：14.14＝Imsin45°Im＝14.14／sin45°＝20A而ω＝2π／T＝314rad/s.故此電流的瞬時表達式為i＝20sin314t(A)第14頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月【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？第15頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月

解析：交流的有效值等于熱效應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：第16頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月〖練習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。解析：在一個周期T內第17頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月[例3]、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：

第18頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月【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上產生的功率之比。第19頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月解析：

（1）圖甲為正弦交流電，其有效值I1＝Im／＝3.55A，周期T1＝0.4s，頻率f1＝2.5Hz；圖乙為方波交流電，電流的大小不變、方向作周期變化，由于熱效應與電流方向無關，因而它的有效值為5A，周期T2＝0.4s，頻率f2＝2.5Hz。（2）由公式P＝I2R得：P甲:P乙＝I12R:I22R＝（I1／I2）2＝1:2第20頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月〖練習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．0.25PB．0.5PC．PD．2PB第21頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月【例5】如圖所示，線圈的面積是0.05㎡，共有100匝；線圈電阻為1Ω，外接電阻R＝9Ω，勻強磁場的磁感應強度為B＝1／πT，當線圈以300r/min的轉速勻速旋轉時，求：(1)若從線圈處于中性面開始計時，寫出線圈中感應電動勢的瞬時表達式；解析：第22頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)線圈轉過1／30s時電動勢的瞬時值多大；當t＝1／30s時，電動勢的瞬時值第23頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月(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)第24頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）線圈每轉過一周，外力所做的功。線圈轉動一周外力做的功等于電路中產生的電能T＝2π／ω第25頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月【例6】如圖所示，矩形線圈的匝數(shù)為n，線圈面積為S，線圈內阻為r，在磁感應強度為B的勻強磁場中繞OO’軸以角速度ω勻速轉動，外電路電阻為R。在線圈由圖示位置轉過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生的平均電動勢為平均電流為通過R的電量

第26頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）電阻R上產生的焦耳熱Q在此過程中電阻R上的焦耳熱為一個周期內產生焦耳熱的1／4，第27頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月〖練習4〗邊長為a的單匝正方形線圈在磁感應強度為B