高二物理选修3-2-5-2描述交变电流的物理量

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第五章 交变电流,5.2,描述交变电流的物理量,复习回顾,(,一,),交变电流：,大小和方向随时间做周期性变化的电流,;,简称,交流,。,其中按,正弦规律,变化的交流电叫,正弦交流电,。,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,无感应电动势,。,1,、产生：,2,、中性面：,(,二,),正弦交流电的产生及变化规律,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,:,最大值（,峰值）,：,E,m,、,m,、,U,m,瞬时值：,e,、,i,、,u,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,:,一、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。,角频率：,线圈在磁场中转动的,角速度,2,、频率：,交变电流一秒内完成,周期性变化,的次数。,物理意义：表示交流电,变化的快慢,3,、关系：,一个周期内电流方向改变两次。,1,、我国生产和生活用交流电的周期,T=_s,，频率,f=_Hz,，角速度,=_rad/s,，在,1s,内电流的方向变化,_,次。,0.02,50,100,100,课堂练习,2,、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,什么是交变电流的峰值,（,Em,，,Im,，,Um,）？,i/mA,0.5,t/s,-0.5,0.02,0.01,二、峰值和有效值,1,、峰值：,电流或电压所能达到的最大值。,电容,耐压值（最大值）,电容器的耐压值,由于交变电流的大小和方向随时间变化，它产生的效果也随时间变化，在实际中我们常常不研究它的瞬时效果，而是只要知道交变电流,在某段时间内的平均效果,就可以了。,那么我们怎样来衡量交变电流的平均效果呢？请看下面的思考与讨论,2,、交流的有效值的定义：,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。,有效值的符号,E,、,U,、,I,二、,峰值和有效值,3,、,正弦交流电,的有效值与峰值的关系：,二、峰值和有效值,说明：,、以上关系式只适用于,正弦,或,余弦,交,流电；,、交流用电器的,额定电压,和,额定电流,指的是有效值；,、,交流电流表和交流电压表,的读数是,有效值,、对于交流电若没有特殊说明的均指,有效值,平均值：,、求通过某导体截面的,电量,一定要用平均值。,4,、注意：,峰值,、,有效值,、,平均值,在应用上的区别。,、在求交流电的,功、功率或电热,时必须用交流电的有效值。,、考虑电容器是否会被击穿时用,峰值,4,、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,10uF,的电容器上，则电容器的耐压值不应小于,_V,；若将该电压加在一阻值为,1K,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,。,200,200,2,0.25,200,u,/v,t/s,课堂练习,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,I,1,2,R:I,2,2,R,（,I,1,I,2,）,2,1:2,6.,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。,I,m,0,T/2,T,i/A,t/s,例题,:,如图是正弦式电流经半波整流后的波形，电流的最大值为,I,m,，试计算它的有效值？,三、相位 与,相位差,对于一支交流电，我们称“,sin”,后面的量叫做交变电流的,相位,，,t=0,时的相位叫做,初相位,对于两支交流电，他们的相位之差叫做他们的,相位差,三、相位与相位差：,同相,:,两步调相反。,t,x,o,A,1,A,2,x,1,x,2,同相,x,2,x,o,x,1,t,反相,A,1,A,2,同相和反相：,两步调相同,。,反相,:,小结,3,、最大值（,峰值）,：,E,m,U,m,m,4,、瞬时值：,u i e,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,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。,3,、如图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。,I,m,20A,100rad/s.,电流的瞬时表达式为,i,20sin100t (A),T,0.02s,