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第2节 描述交变电流的物理量
峰值
1.峰值(最大值):交变电流在一个周期内所能达到的最大数值.
(1)最大值在实际中有一定的指导意义,所有使用交流电的用电器,其最大耐值应大于其使用的交流电压的最大值,电容器上的标称电压值是电容器两极间所允许电压的最大值.
(2)最大值可以表示交变电流的强弱或电压的高低,但不适于用来表示交流产生的效果.
(3)线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速旋转时,电动势的最大值:
瞬时值
1.瞬时值:交变电流某一时刻的值.
(1)瞬时值在平时的生活中没有太大意义,在题目中主要用来求解或者分析线圈(或通电导线)在某一具体瞬间的受力情况。
(2)线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速旋转时,
电动势的瞬时值表达式为:
电流的瞬时值表达式为:
平均值
1.平均值:交变电流的图象中,图线与横轴(t轴)所围的面积跟时间的比值,称为交变电流的平均值.主要是由平均电动势得出及后续得出的相关量.
(1)平均值在平时的生活中也没有太大意义,在题目中主要用来计算通过电路截面的电荷量。
例如:
一、周期和频率
交变电流的周期与频率都是描述交变电流变化快慢的物理量.
1.周期T
交变电流完成一次周期性变化所需的时间.单位是秒.周期越大,交流变化越慢,在一个周期内,电流的方向变化两次.
2.频率f
交流电在1 s内完成周期性变化的次数,单位是赫兹,符号为Hz.频率越大,交流电变化越快.
4.我国交流电的周期和频率
我国工农业生产和生活所用的交流电,周期是0.02 s,频率是50 Hz.在每秒钟内,电流的方向变化100次.
5.线圈转动角速度ω与频率f的关系: .
1.根据电流的热效应来规定.让交变电流和直流分别通过相同阻值的电阻,如果它们在相等的时间内产生的热量相等,就把这一直流电的数值叫做这一交变电流的有效值.(相等的时间一般取一个周期).
2.有效值和峰值(最大值)的关系:在正弦式交变电流中,最大值与有效值之间的关系如下
这一关系式只适合于正弦式交变电流.
有效值
如图表示一交流的电流随时间变化的图像,求该电流的有效值。
交流电各阶段产热之和等于有效值在一个周期内产热
如图所示为一交变电流的图象,则该交变电流的有效值为多大?
如图所示是一交变电流的i-t图象,则该交变电流的有效值为( )
3.几种常见交变电流有效值的计算
有效值的几点说明:
1、在计算交变电流通过导体的电功、热量和电功率时,要用交变电流的有效值。
2、保险丝的熔断电流为有效值。
3、在交流电路中,电压表、电流表、功率表等电工仪表的示数均为交变电流的有效值.在没有具体说明的情况下,所给出的交变电流的电压、电流及电功率指的都是有效值.。
4、我国民用照明电压220V和动力电压380V都是指有效值。
5、若无特别说明,通常所说的交变电流的电压、电流、电动势都是指有效值。
5、图中两交变电流通过相同的电阻R。求:
(1)分别写出它们的有效值、周期和频率。(2)计算它们在R上产生的功率之比。
(2)P甲:P乙=I12R:I22R=(I1/I2)2=1:2
二、交变电流的四值对比
如图所示,匀强磁场的磁感应强度B=0.5 T,边长L=10 cm的正方形线圈abcd共100匝,线圈电阻r=1 Ω,线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动,角速度ω=2π rad/s,外电路电阻R = 4Ω,求:
答案:(1)3.14 V (2)1.57 V (3)2.6 V (4)1.78 V (5)0.99 J (6)0.086 6 C
交变电流的有效值是不是其在某一段时间内的平均值?
如下图所示的是表示一交变电流通过阻值为10 Ω的电阻R时电流随时间变化的图象,则该电流的有效值为________A,电阻R的热功率为________W,在一个周期内电流做功________J.
一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示.由图可知( )
A.该交流电的电压瞬时值的表达式为u=100 sin(50t)V
B.该交流电的频率为25 Hz
C.该交流电的电压的有效值为50V
D.若将该交流电压
加在阻值R=100 Ω的电
阻两端,则电阻消耗的
功率为50 W
BCD