5.2 描述交变电流的物理量

(共18张PPT)
描述交变电流的物理量
复习回顾
(一)交变电流：
大小和方向随时间作周期性变化的电流;简称交流。
其中按正弦规律变化的交流电叫正弦交流电。
（二）正弦交流电的产生及变化规律
当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生的交流是随时间按正弦规律变化的。即正弦交流。
跟磁感线垂直的平面叫做中性面。这一位置穿过线圈的磁通量最大，但线圈的磁通量变化率为零，线圈中无感应电动势。
1、产生：
2、中性面：
3、规律：
函数表达式：从中性面开始计时
在纯电阻电路中:
　 电流:
电压:
电动势:
一、描述交流电的物理量：
1、最大值（峰值）： Em Um Ｉm 　
２、瞬时值： u i e
表征交流电大小的物理量
0
t/s
瞬时值：交变电流某一时刻的值
最大值：交变电流的最大瞬时值
U/V
Um
电压最大值
电压瞬时值
i/A
Im
电流最大值
电流瞬时值
３、周期和频率：
（1）周期：
交变电流完成一次周期性变化所需的时间。
（3）角频率：线圈在匀强磁场中转动的角速度。
（2）频率：一秒内完成周期性变化的次数。
T和f的物理意义：表征交流电变化的快慢。
（4）关系：
我国生产和生活用交流电的周期T＝_______s，频率f= _______Hz，角速度ω＝_______rad/s，在1s内电流的方向变化__________次。
0.02
50
１００π
100
一个周期内电流方向改变两次。
例1.某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系，如图所示，如果其它条件不变，仅使线圈的转速加倍，则交流电动势的最大值和周期分别变为 （ ）
A．400V，0.02s B．200V, 0.02s
C．400V, 0.08s D．200V, 0.08s
B
４、有效值： E U I
（1）定义：
根据电流的热效应来规定，让交流电和直流通过相同阻值的电阻，如果他们在一个周期内产生的热量相等，就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值。
（2）正弦交流电的有效值与最大值的关系：
(3)说明：
A、以上关系式只适用于正弦或余弦交
　　流电；
B、交流用电器的额定电压和额定电流
指的是有效值；
C、交流电流表和交流电压表的读数是
有效值
D、对于交流电若没有特殊说明的均指
有效值
平均值：
B、求通过某导体截面的电量一定要用
平均值。
（4）注意：峰值（最大值）、有效值、
平均值在应用上的区别。
A、在求交流电的功、功率或电热时必
须用交流电的有效值。
例2.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。
【例3】如图所示，矩形线圈的匝数为n，线圈面积为S，线圈内阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO’轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R。在线圈由图示位置转过90°的过程中，求：
(1)通过电阻R的电量q；
解析：
在此过程中，穿过线圈磁通量变化
所用时间
产生的平均电动势为
平均电流为
通过R的电量
（2）电阻R上产生的焦耳热Q
在此过程中电阻R上的焦耳热为一个周期内产生焦耳热的1／4，
三、相位
如图5－2－1所示，甲、乙两交流电的表达式分别为：u甲＝Emsinωt；u乙＝Emsin(ωt＋Φ)，其中“________”叫做交变电流的______，Φ是t＝0时的相位，叫做交变电流的________．
图5－2－1
ωt＋Φ
相位
初相位
两支交流的__________叫做它们的相位差．例如两支交流电，u1＝Emsin(ωt＋Φ1)，u2＝Emsin(ωt＋Φ2)，它们的__________，但初相位不同，它们的相位差(ωt＋Φ2)－(ωt＋Φ1)＝ _________，是一个常量，等于两个初相之差，不随时间变化，可以说，这两支交变电流的变化规律是相同的，只是__________不同．
相位之差
频率相同
Φ2－Φ1
变化步调
小结
1、最大值（峰值）： Em Um Ｉm 　
２、瞬时值： u i e
3、周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间。
4、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：
根据电流的热效应来规定，让交流电和直流通过相同阻值的电阻，如果他们在一个周期内产生的热量相等，就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值。
（2）正弦交流电的有效值与最大值的关系：
注意：A.对于交流电若没有特殊说明的均指有效值
C.求通过某导体截面的电量一定要用平均值。
B.在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。