3.2 交变电流的描述 课件（29张PPT）

(共29张PPT)
高二物理| 第五章 交变电流
2 描述交变电流的物理量　
(一)交变电流：
大小和方向随时间做周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流电。
其中按正弦规律变化的交流电叫正弦交流电。
复习回顾
i/ A
0
t/s
线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，产生正弦交流电。
跟磁场方向垂直的平面叫做中性面。这一位置穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率为零，线圈中感应电动势为零。
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
3、规律：
瞬时值表达式：从中性面开始计时
电压:
电动势:
在纯电阻电路中:
电流:
(1)用公式描述:
复习回顾
a
b
c
d
K
L
A
B
a
b
c
d
K
L
A
B
a
b
c
d
k
L
A
B
a
b
c
d
k
L
A
B
a
b
c
d
k
L
A
B
(2)用图象描述:
复习回顾
1、周期：
2、频率：
3、关系：
一个周期内电流方向改变两次。
一、周期和频率
符号：T 单位：s
符号：f 单位：Hz
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。
1
如图所示，这个交流的周期是多少？频率是多少？
T = 0.02 s
f = 50 Hz
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。
Im＝20A
ω＝=100π rad/s.
电流的瞬时表达式为i＝20sin100πt (A)
T ＝0.02s
2
0
i/A
t/s
0.01
0.02
20
-20
二、峰值和有效值
交变电流的峰值（Em，Im，Um）
i/mA
0.5
t/s
-0.5
0.02
0.01
1、峰值：电流或电压所能达到的最大值。
耐压值（最大）
电容 C
电容器的耐压值
二、峰值和有效值
[思考与讨论]
如图所示的电流通过一个R=1Ω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
二、峰值和有效值
2.有效值 定义：
根据电流的热效应来规定，让交流与直流分别通过相同的电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的热量相等，就把这个直流的数值叫做这个交流的有效值。
3.正弦交流电的有效值与最大值的关系：
E、U、I
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
家用电器的额定电压和额定电流 均指 有效值；
交流电流表和交流电压表的读数是 有效值
二、峰值和有效值
保险丝的熔断电流指的是有效值
对于交流电，若没有特殊的说明均指 有效值
二、峰值和有效值
有效值小结：
1、交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值；
2、交流电流表和交流电压表的读数是有效值；
4、对于交流电若没有特殊说明的均指有效值；
二、峰值和有效值
3、根据有效值的定义可知，在计算电功、电热、热功率的时候要用交流电的有效值；
4.平均值
在计算通过导体某一横截面的电量时，要用平均值；
二、峰值和有效值
i/A
t/s
+10
-10
0.05
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.请根据图象求出它的周期,频率,最大值和有效值 ,并写出电流瞬时值的函数表达式.
解析: 由图象可知,T=0.2s
根据 f=1/T 得 f =5 Hz
有效值:
最大值:
瞬时值表达式:
3
=2
4
　如图所示是一交变电流的i t图像，则该交变电流的有效值为（ ）
找出交流电的周期
先计算0~T/3内产生的热量
再计算T/3~2T/3内产生的热量
电流的热效应
交流电有效值
[思路点拨]
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i t图像，则该交变电流的有效值为（ ）
所以，选项D正确．
答：一个周期内电流方向改变2次，1s包含50个周期，所以电流方向改变100次
答：不能，因为交流电压是10V，它的最大值为10V，超过了电容器的耐压值。
A
T=0.2s
f =5 Hz
Im =10 A
I =5 A
交变电流的四值比较
适用情况
重要关系
物理含义
确定电容器的耐压值
最大的瞬时值
最大值
计算线圈某一时刻的受力情况
e＝Emsin ωt
i＝Imsin ωt
交变电流某一时刻的值
瞬时值
交变电流的四值比较
计算通过电路某一横截面的电荷量
交变电流图像中图线与时间轴所围面积与时间的比值
平均值
(1)计算与电流热效应相关的量(如功率、热量)
(2)交流电表的测量值
(3)电气设备标注的额定电压、额定电流
(4)保险丝的熔断电流
跟交变电流的热效应等效的恒定电流值、电压值
有效值
适用情况
重要关系
物理含义
挑战自我
如图所示,匀强磁场的磁感应强度B=0.5T, 边长L=10cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈电阻r=1Ω, 线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO'匀速转动,角速度为ω=2π rad/s, 外电路电阻R=4Ω,求:
（1）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600时的瞬时感应电动势．
（3）由图示位置转过600角的过
程中产生的平均感应电动势．
（4）交流电压表的示数．
（5）转动一周外力做的功．
（6）1个 周期内通过R的电量为多少？
ω
V
R
O'
O
d
a
c
b
B
挑战自我
解析：
（1）感应电动势的最大值为
Em＝NBωS＝100×0.5×0.12×2π (V)=3.14(V)
（2）转过600时的瞬时感应电动势为
e＝Emcos600=3.14×0.5 (V)＝1.57 (V)
（3）通过600角过程中产生的平均感应电动势为
ω
V
R
O'
O
d
a
c
b
B
挑战自我
（4）电压表示数为外电路电压的有效值为
（5）转动一周所做的功等于电流产生的热量为
（6）1个周期内通过电阻R的电量为
ω
V
R
O'
O
d
a
c
b
B
=0.52C
3、最大值（峰值）： Em Um Ｉm 　
4、瞬时值： e u i
1、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。
5、有效值： E U I
（1）定义：
根据电流的热效应
（2）正弦交流电的有效值与最大值的关系：
注意：1.对于交流电若没有特殊说明的均指有效值；
3.求通过导体某一截面的电量一定要用平均值。
2.在求交流电的电功、功率或电热时必须用交流电的有效值；
谢谢大家！