1、高二物理高二物理| |3.2 3.2 交变电流的描述交变电流的描述(一)交变电流：大小和方向随时间做周期性变化的电流叫做大小和方向随时间做周期性变化的电流叫做交变电流交变电流，简称简称交流电交流电。 其中按其中按正弦规律正弦规律变化的交流电叫变化的交流电叫正弦交流电正弦交流电。 复习回顾复习回顾i/ A0t/s 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，产生轴匀速转动时，产生正弦交流电正弦交流电。 跟磁场方向垂直的平面叫做跟磁场方向垂直的平面叫做中性面中性面。这一位置穿过线圈的。这一位置穿过线圈的磁通量最大磁通量最大，磁通量变化率为零磁通量变化率为零，线
2、圈中，线圈中感应电动势为零感应电动势为零。1、产生：2、中性面：(二)正弦交流电的产生及变化规律 复习回顾复习回顾3、规律： 瞬时值表达式：从中性面开始计时电压电压: :电动势电动势: :在在纯电阻电路纯电阻电路中中: :电流电流: :(1)用公式描述: 复习回顾复习回顾abcdKLABabcdK LABabcdkLABabcdkLABabcdkLAB(2)用图象描述: 复习回顾复习回顾1 1、周期：、周期：2 2、频率：、频率：3 3、关系：、关系：一个周期内电流方向改变两次。 一、周期和频率一、周期和频率符号：符号：T 单位：单位：s符号：符号：f 单位：单位：Hz交变电流完成一次周期性变
3、化所需的时间。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。交变电流一秒内完成周期性变化的次数。 1 如图所示，这个交如图所示，这个交流的周期是多少？频率流的周期是多少？频率是多少？是多少？T = 0.02 sf = 50 Hz 如图所示为某正弦交流电流的图像，求其峰值、周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。期和角速度，并写出该电流的瞬时值表达式。 Im20A电流的瞬时表达式为电流的瞬时表达式为i20sin100t (A)T 0.02s 20i/A t/s 0.010.0220-20 二、峰值和有效值二、峰值和有效值交
4、变电流的峰值交变电流的峰值（Em，Im，Um） i/mA0.5t/s-0.50.020.011、峰值：、峰值：电流或电压所能达到的最大值。电流或电压所能达到的最大值。 耐压值（最大）耐压值（最大） 电容电容 C C电容器的耐压值电容器的耐压值 二、峰值和有效值二、峰值和有效值 思考与讨论思考与讨论 如图所示的电流通过一个如图所示的电流通过一个R=1的电阻，它不是恒定电流。的电阻，它不是恒定电流。 1.怎样计算通电1s内电阻R中产生的热量?Q=I12Rt1+I22Rt2=2.8J 2.如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过电阻R，也能在1s内产生同样的热，这个电流是多大?Q=I2Rt=2.8J
5、 二、峰值和有效值二、峰值和有效值2.2.有效值有效值 定义：定义： 根据根据电流的热效应电流的热效应来规定，让交流与直流分别通过来规定，让交流与直流分别通过相同的电阻相同的电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的，如果在交流的一个周期内它们产生的热量热量相等相等，就把这个直流的数值叫做这个交流的有效值。，就把这个直流的数值叫做这个交流的有效值。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：E、U、I 二、峰值和有效值二、峰值和有效值以上关系式只适用于正弦或余弦交流电； 二、峰值和有效值二、峰值和有效值家用家用电器的电器的额定电压额定电压和和额定电流额定电流 均指均
6、指 有效值有效值；交流电流表交流电流表和和交流电压表交流电压表的读数是的读数是 有效值有效值 二、峰值和有效值二、峰值和有效值保险丝的熔断电流保险丝的熔断电流指的是有效值指的是有效值对于交流电，若没有特殊对于交流电，若没有特殊的的说明均指说明均指 有效值有效值 二、峰值和有效值二、峰值和有效值有效值小结：1 1、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；2 2、交流电流表交流电流表和和交流电压表交流电压表的读数是有效值；的读数是有效值；4 4、对于交流电若没有特殊说明的均指、对于交流电若没有特殊说明的均指有效值有效值； 二、峰值和有效值二、峰值和
7、有效值3 3、根据有效值的定义可知，在计算、根据有效值的定义可知，在计算电功、电热、热功率电功、电热、热功率的时的时候要用交流电的有效值；候要用交流电的有效值；4.4.平均值平均值 在计算通过导体某一横截面的在计算通过导体某一横截面的电量电量时，要用平均值时，要用平均值； 二、峰值和有效值二、峰值和有效值i/ i/At/st/s+10-100.05 0.1 0.15 0.2 如图，是一个按正弦函数规律变化的交变电流如图，是一个按正弦函数规律变化的交变电流. .请根据图象请根据图象求出它的周期求出它的周期, ,频率频率, ,最大值和有效值最大值和有效值 , ,并写出电流瞬时值的函数并写出电流瞬时
8、值的函数表达式表达式. .解析解析: 由图象可知由图象可知,T=0.2s 根据根据 f=1/T 得得 f =5 Hz有效值有效值:最大值最大值:瞬时值表达式瞬时值表达式: 34 如图所示是一交变电流的如图所示是一交变电流的i-t图像，图像，则该交变电流的有效值为则该交变电流的有效值为（ ）找出找出交流交流电的电的周期周期先计算先计算0T/3内产内产生的热量生的热量再计算再计算T/32T/3内产生的内产生的热量热量电流电流的热的热效应效应交流交流电有电有效值效值思路点拨思路点拨解：根据交变电流有效值的定义可得：解：根据交变电流有效值的定义可得：4 如图所示是一交变电流的如图所示是一交变电流的i-
9、t图像，图像，则该交变电流的有效值为则该交变电流的有效值为（ ）所以，选项所以，选项D正确正确交变电流的交变电流的四值四值比较比较适用情况适用情况重要关系重要关系物理含义物理含义确定电容器的耐压确定电容器的耐压值值最大的瞬时最大的瞬时值值最大值最大值计算线圈某一时刻计算线圈某一时刻的受力情况的受力情况eEmsin tiImsin t交变电流某交变电流某一时刻的值一时刻的值瞬时值瞬时值交变电流的四值比较交变电流的四值比较计算通过电路计算通过电路某一某一横横截面的电荷量截面的电荷量交变电流图像交变电流图像中图线与时间中图线与时间轴所围面积与轴所围面积与时间的比值时间的比值平平均均值值(1)计算与电
10、流热效应计算与电流热效应相关的量相关的量(如功率、热如功率、热量量)(2)交流电表的测量值交流电表的测量值(3)电气设备标注的额电气设备标注的额定电压、额定电流定电压、额定电流(4)保险丝的熔断电流保险丝的熔断电流跟交变电流的跟交变电流的热效应等效的热效应等效的恒定电流值、恒定电流值、电压值电压值有有效效值值适用情况适用情况重要关系重要关系物理含义物理含义挑战自我挑战自我 如图所示如图所示,匀强磁场的磁感应强度匀强磁场的磁感应强度B=0.5T, 边长边长L=10cm的正方形线圈的正方形线圈abcd共共100匝，线圈电阻匝，线圈电阻r=1, 线圈绕垂直于磁感线的对称轴线圈绕垂直于磁感线的对称轴O
11、O匀速转匀速转动动,角速度为角速度为=2 rad/s, 外电路电阻外电路电阻R=4,求求:（1）转动过程中感应电动势的最大值）转动过程中感应电动势的最大值（2）由图示位置（线圈平面与磁感线平行）转过）由图示位置（线圈平面与磁感线平行）转过600时的瞬时感应电动时的瞬时感应电动势势（3）由图示位置转过）由图示位置转过600角的过角的过程中产生的平均感应电动势程中产生的平均感应电动势（4）交流电压表的示数）交流电压表的示数 （5）转动一周外力做的功）转动一周外力做的功（6）1个个 周期内通过周期内通过R的电量为多少？的电量为多少？VROOdacbB挑战自我挑战自我解析：解析： （1）感应电动势的最
12、大值为）感应电动势的最大值为EmNBS1000.50.122 (V)=3.14(V)（2）转过）转过600时的瞬时感应电动势为时的瞬时感应电动势为 eEmcos600=3.140.5 (V)1.57 (V) （3）通过）通过600角过程中产生的平均感应电动势为角过程中产生的平均感应电动势为V6 . 2233261060sin0 mEBSNtNEVROOdacbB挑战自我挑战自我（4）电压表示数为外电路电压的有效值为）电压表示数为外电路电压的有效值为 V78. 154214. 3 RrREU（5）转动一周所做的功等于电流产生的热量为）转动一周所做的功等于电流产生的热量为J99. 015)2/14
13、. 3(2)2/(222 rRETrREQWm（6）1个周期内通过电阻个周期内通过电阻R的电量为的电量为VROOdacbB3、最大值（峰值）：、最大值（峰值）： Em Um m 4、瞬时值：、瞬时值： e u i1、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化的次数。5、有效值有效值： E U I （1）定义：）定义： 根据根据电流的热效应电流的热效应（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：注意：注意：1.1.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.求通过导体某一截面的求通过导体某一截面的电量电量一定要用平均值。一定要用平均值。 2.2.在求交流电的在求交流电的电功、功率或电热电功、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； 再见再见
