3.2交变电流的描述 课件（20张PPT）

(共20张PPT)
第三章 交变电流
2 交变电流的描述
1.什么是交流电？
方向随时间周期性变化的电流
2.正弦交流电变化规律
知识回顾
i ＝Imsin ωt
u ＝Umsin ωt
e ＝Emsin ωt
观察思考：观察铭牌上用电器的各种参数，回答下面的问题：
铭牌上的220V、250V是什么意思？
铭牌上的50HZ 是什么意思？
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，叫做交变流电的周期，单位s
2.频率f：
1s内完成周期性变化的次数，叫频率，单位Hz
3.角频率ω：线圈在磁场中转动的角速度，单位rad/s
例：如图示交流电
t/s
u/V
O
0.04
t/s
I/A
O
0.04
Im
(1)周期？频率？
(2)电流方向在1s内改变多少次？
T=0.02s f =50Hz
100次
二、峰值和有效值
瞬时值
某一时刻交流电的值
用 e、u、i 表示
最大值即峰值，用 Em、Um、Im 表示
Im或Um可以用来表示电流的强弱或电压的高低。
注意：将电容器接在交流电路中，电容器的耐压值应大于交流电的最大值。
电压瞬时值
有效值
让交流和恒定电流分别通过相同阻值的电阻，如果在交流的一个周期内产生的热量相等，而这个恒定电流是 I ，电压是 U，我们就把 I、U 叫作这个交流的有效值。
“有效”指的是电流热效应的等效
说明：
①交变电流的有效植根据电流的热效应来规定，与电流的方向无关，计算电功和热量必须用有效值。
②有效值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。
几种常见的有效值：
人们通常说家庭电路的电压是220 V， 指的便是有效值；
使用交流的电气设备上，标出的额定电压和额定电流都是有效值；
一般交流电压表测量的数值也是有效值；
以后提到交变 电流的数值，凡没有特别说明的，都指有效值。
注意：通常电容器所标的耐压值指的是最大值。
正弦交流电的有效值与最大值的关系：
只适用于正弦或余弦式交流电
2.有效值的计算方法:
(1)若是正弦式交变电流，可利用交变电流的有效值与峰值间的关系求解，即
计算交变电流在一个周期内产生的热量Q
将热量Q用相应的物理量的有效值表示Q＝I2Rt或Q＝ t)
代入数值，求解有效值
(2)若不是正弦式交变电流，则必须根据有效值的定义进行计算。
i/A
t/s
+10
-10
0.05
0.1
0.15
0.2
例1：如图是一个按正弦函数规律变化的交变电流。请根据图象求出它的周期、频率、最大值和有效值，并写出电流的函数表达式。
有效值:
最大值:
电流的函数表达式:
解析:由图象可知:
T=0.2s
根据 得：f=5Hz
Im=10A
ω=2πf=10π
i=Imsinωt=10sin10πt
三、正弦式交变电流的公式和图像
例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 10μF 的电容器上，则电容器的耐压值不应小于______V。
0.25
200
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。
例3：通有如图所示的交变电流(图中曲线为余弦曲线的一部分)，单匝线圈电阻r＝0.02 Ω，则在0～10 s内线圈产生的焦耳热为
A．80 J B．85 J
C．90 J D．125 J
【解析】由交变电流的有效值定义知R＋(2A)2R＝I2RT，该交变电流的有效值I＝A，线圈的总电阻R总＝100×0.02 Ω＝2 Ω，由Q＝I2R总t得Q＝85 J，选项B正确。
知识拓展：电感器和电容器对交变电流的作用
1.电感器对交流电的阻碍作用
由于线圈与交变电流之间的电磁感应作用所引起的阻碍作用，这叫感抗，用XL 表示。
实验和理论分析都表明，线圈的自感越大、交流的频率越高，线圈的感抗就越大。
2.电感对交流的阻碍作用的应用——扼流圈
扼流圈是电工技术和电子技术常用的元件，它利用了电感器对交流的阻碍作用，分为高频扼流圈和低频扼流圈。
(1) 低频扼流圈
线圈绕在 铁芯上，匝数为几千甚至超过一万，自感系数为几十亨。 即使交流的频率较低，这种线圈产生的感抗也很大。由于线圈是用铜线绕制的，对直流的阻碍作用较小，所以这种扼流圈可以用 来“通直流，阻交流”。
(2) 高频扼流圈
线圈有的绕在铁氧体芯上， 有的是空心的，匝数为几百或几十，自感系数为几毫亨，这种扼流圈只对高频交变电流有较大的阻碍作用， 对低频交变电流的阻碍作用较小，对直流的阻碍作用更小，因此可以用来“通低频、通直流，阻高频”。
3.电容器对交变电流的阻碍作用
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