描述交变电流的物理量PPT课件.ppt

复习提问 1 什么叫交变电流 什么叫正弦式交变电流 大小和方向随时间作周期性变化的电流叫做交变电流 简称交流 按正弦规律变化的交变流电叫正弦式交变电流 2 正弦式交变电流的电动势瞬时值表达式是什么 电动势的最大值是什么 1 2 5 2描述交变电流的物理量 3 知识回顾 其中属于交变电流的是 其中属于正弦式电流的是 其中属于直流电的是 其中属于恒定电流的是 b c e b a d a 4 知识回顾 由于交变电流的大小和方向都随时间做周期性变化 因此在交流电路中使用电压和电流不能全面地反映其电路的特性 对交变电流就需要多一些的物理量来描述其不同方面的特性 5 阅读教材34页 完成以下内容 1 什么叫交变电流的周期 2 什么叫交变电流的频率 3 周期 频率 角速度的关系是什么 4 我国使用的交变电流的周期和频率各是多大 6 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 7 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 针对训练 特别说明 转速n的单位要换算成 转每秒 8 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 02sB 200V 0 02sC 400V 0 08sD 200V 0 08s B 9 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 Im 20A 100 rad s 电流的瞬时表达式为i 20sin100 t A T 0 02s 10 阅读教材35页 完成以下内容 1 什么叫交变电流的峰值 最大值 2 交变电流的有效值是如何定义的 11 交变电流的峰值 Em Im Um 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 12 应用实例 电容器的耐压值 也称击穿电压 要高于交流电的峰值 否则电容器可能被击穿 例如将e 400sin314t加在电容器两端 那么电容器的耐压值不得低于 13 电容器的耐压值 击穿电压 14 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 E U I 特点 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 但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 15 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 3 正弦交流电的有效值与最大值的关系 16 解 有效值为 1 我国市电用的交变电流为e 311sin100 t 求这种交变电流的有效值 最大值除以倍求有效值的方法只适用于求正弦或余弦交变电流的有效值 17 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 18 思考与讨论 如图所示通过一个R 1 的电阻的电流i随时间变化的曲线 它不是恒定电流 1 怎样计算通过1S内电阻R中产生的热量 2 如果有一个大小 方向都不变的恒定电流通过这个电阻R也能在1S内产生同样的热量 这个电流是大 19 解 20 平均值 2 求通过某导体截面的电量一定要用平均值 注意 峰值 最大值 有效值 平均值在应用上的区别 1 在求交流电的功 功率或电热时必须用交流电的有效值 电量 21 例1 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 22 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 23 练习1 如图表示一交流随时间变化的图像 求此交流的有效值 24 e甲 Emsin t e乙 Emsin t 1 正弦符号sin后面的量 t 叫做交变电流的相位 其中 是t 0时的相位 叫做交变电流的初相位 三 相位 25 2 两支交流的相位之差叫做它们的相位差 例如两支交流电 u1 Emsin t 1 u2 Emsin t 2 它们的频率相同 但初相位不同 它们的相位差 t 2 t 1 2 1 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 只是步调不同 三 相位 3 不同的交流发电机向同一电网供电 相位差必须为零 否则 会使输电效率降低 甚至损坏输电设备 26 例1 下图所示的三支交变电流 峰值相同的是 相位相同的是 周期相同的是 A B B C A B C 27 1 某交变电流的方向在1s内改变100次 则其周期T和频率f分别为 A T 0 01sB T 0 02sC f 100HzD f 50Hz BD 28 2 下列交流电 哪一个不是指有效值 A 交流电压表读数B 电饭锅的额定电流C 电容器击穿电压D 220V交流电压 C 29 3 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 30 4 交变电流电压表达式为u 20sin314tV 求这个交变电压的最大值U 有效值U 周期T 频率f 画出交变电流的u t图像 m 31 5 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 分析 32 33 6 如图所示 线圈的面积是0 05 共有100匝 线圈电阻为1 外接电阻R 9 匀强磁场的磁感应强度为B 1 T 当线圈以300r min的转速匀速旋转时 求 1 若从线圈处于中性面开始计时 写出线圈中感应电动势的瞬时表达式 2 线圈转过1 30s时电动势的瞬时值多大 4 线圈每转过一周 外力所做的功 3 电路中电压表和电流表示数各是多少 2 5J 34 7 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 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 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 35 8 边长为a的单匝正方形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中 以OO 为轴匀速转动 角速度为 转轴与磁场方向垂直 线圈电阻为R 求 1 线圈从图示位置转过T 4的过程中产生的热量Q 2 线圈从图示位置转过T 4的过程中通过线圈某截面的电量q 36 小结 3 最大值 峰值 EmUm m 4 瞬时值 uie 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 EUI 1 定义 根据电流的热