3.2交变电流描述 课件（共16页）

(共16张PPT)
3.2交变电流的描述
一、周期和频率
1.周期T：交变电流完成一次周期性变化所需的时间。
T的单位是秒，符号：s。周期越大，交变电流变化得越慢。
2.频率f：交变电流完成周期性变化次数与所需时间的比叫频率，通常用f表示，单位赫兹，符号Hz，频率越大交变电流变化越快。
3.角速度：线圈在匀强磁场中单位时间内转动的角度。单位弧度每秒，符号rad/s。角速度越大，交变电流变化越快。
4.
（1）：周期和频率的关系：
（2）：角速度与周期和频率的关系：
《注》：
正弦式交变电流一个周期内电流改变两次。我国民用交变电流频率为50Hz，周期为0.02秒，每秒内电流方向改变一百次的正弦式交变电流
5.转速：产生交变电流的线圈单位时间内转过的圈数。通常用n来表示，单位转每秒，符号r/s。转速越大，交变电流变化得越快。
6.转数n与的关系：
《拓展》感受不到日光灯闪烁的原因
我们知道日光灯接入的是交变电流，在一个周期内，日光灯明暗交替两次，也就是说日光灯实际上是时明时暗的，但我们为什么感觉不到日光灯的闪烁呢？
解释：我国民用交变电流的周期是0.02 s，也就是一秒内日光灯亮100次，暗100次，由于人的视觉有一个暂留现象，视觉神经受到外界光的刺激作用消失后，视觉还会保留一个短暂时间，这个时间约为0.05～0.1 s，大于日光灯闪烁的时间间隔，故我们感觉不到日光灯闪烁.
二、峰值和有效值
1.峰值
(1)交变电流的电压、电流所能达到的最大数值叫作峰值，可以用来表示电压的高低或电流的强弱.交变电流的电动势、电流、电压的峰值分别用、、表示.
对于正弦式交变电流来说，峰值等于线圈转至与磁场方向平行位置时交变电流的瞬时值.
例如n匝线圈(内阻为r)绕垂直于匀强磁场的转轴在磁场中匀速转动产生的正弦式交变电流的峰值可表示为E=nBSw。
《注》峰值不适合用来描述交变电流产生的效果。
峰值的应用
电容器所能承受的电压要高于交变电流的峰值，否则电容器可能被击穿。
二、峰值和有效值
2.有效值：
定义：让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交变电流的一个周期内它们产生的热量相等，而这个恒定电流的电流与电压分别为I、U，我们就把I、U叫作这一交变电流的有效值.
对有效值的理解
从有效值的定义看，“有效”是指电流的热效应等效，要注意交变电流与恒定电流的效果相同是指使相同电阻在相同时间内产生的热量相等.
如果没有特别说明，交变电流的电压、电流，用电器设备上标出的额定电压、额定电流，交流电表测量的数值，都是指有效值.
3.正弦交流电的有效值与最大值的关系：
《注》此公式仅适用于正弦式交变电流计算
4.非正弦式交变电流的计算
对于非正弦式交变电流，则根据电流的热效应来求解.假设让交变电流通过电阻R，计算交变电流在一个周期内产生的热量Q(可分段计算)，然后再用相应的恒定电流I或恒定电压U来表示热量Q.
如Q=或Q=，则I或U为交变电流的有效值.
几种典型电流有效值
【注意】计算有效值时应注意以下几点：
1.一般只有正弦式交变电流、正弦单向脉冲电流才满足的关系；
2.方波式交变电流正、负最大值不相等时，要全段计算电热；
3.应取一个周期或周期的整数倍计算电热.
4.凡涉及能量、电功以及电功率等物理量时均用有效值，在确定保险丝的熔断电流时也用有效值.
三、正弦式交变电流的公式和图像
瞬时电压
四：正弦式交变电流“四值”的应用比较
名称 物理含义 重要关系 适用情况
瞬时值
最大值（峰值）
有效值
平均值
交变电流某一时刻的值
e＝Emsin ωt
u＝Umsin ωt
i＝Imsin ωt
分析交变电流在某一时刻的情况
最大瞬时值
Em＝nBSω
Im＝
确定用电器的耐压值
跟交变电流的热效应等效的恒定电流值
E＝　
U＝
I＝
(1)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等)
(2)电气设备“铭牌”上所标的一般是有效值
(3)保险丝的熔断电流为有效值
(4)电表的读数为有效值
交变电流图像中图线与时间轴所围成面积与时间的比值。
计算通过电路截面的电荷量
《注》应用交变电流“四值”时的注意事项
1.交变电流的平均值不等于有效值，也不是初、末状态瞬时值的平均值，平均值与交变电流的方向及所取时间长短有关；
2.研究电容器是否会被击穿时，应用交变电流的峰值(最大值)计算，因为电容器上标明的电压是电容器长时间工作时所能承受的最大电压；
3.研究电功、电功率和电热时，只能用有效值；
4.研究通过某导体横截面的电荷量时，要用平均值.
5.交变电流的有效值和电流的方向无关.
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2022