5-2描述交变电流的物理量.ppt

打点计时器是一种用交流电源的计时仪器 如下图所示 你想过吗 打点计时器为什么每隔0 02s打一个点从而可以用来计时 1 周期 交变电流完成 所需的时间 用 表示 单位是 2 频率 1s内交变电流完成 的次数 用 表示 单位 3 根据电流的热效应来规定 让交流和恒定电流通过 如果它们在 就把这个恒定电流的数值叫做这个交流的有效值 答案 1 一次周期性变化 T 秒 S 2 周期性变化 f 赫兹 Hz 3 相同的电阻 相同的时间内产生的热量相等 1 交变电流的周期和频率都是描述交变电流变化快慢的物理量 2 周期T 交变电流完成一次周期性变化所需的时间 叫交变电流的周期 单位是s 周期越大 交变电流变化越慢 在一个周期内 交变电流的方向变化两次 3 频率f 交变电流在1s内完成周期性变化的次数 叫交变电流的频率 单位是Hz 频率越大 交变电流变化越快 周期和频率的关系 T 1 f 我国市电用的交变电流是周期为0 02s 频率为50Hz 每秒内电流的方向改变100次的正弦式电流 决定正弦式电流周期和频率大小的因素是发电机转子的角速度 4 角速度 单位rad s 转速n 单位r s 也是描述交变电流变化快慢的物理量 n越大 角速度越大 交变电流变化越快 T f n之间的关系是 T 2 2 f 2 n 日光灯接入的是交变电流 在一个周期里 日光灯明暗交替两次 也就是说日光灯实际上是时明时暗的 在一秒钟的时间里 亮一百次 暗一百次 那么为什么我们感觉不到日光灯的闪烁呢 1 正弦交变电流的峰值 矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转到与磁感线平行时 感应电动势有最大值Em NBS 此时电阻中的电流及用电器两端电压也最大Um ImR 最大值可以表示交变电流的强弱或电压的高低 但不适合用来描述交变电流产生的效果 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压值应大于其使用的原电压的最大值 电容器上的标称电压及耐压值 是电容器所允许加的电压的最大值 2 正弦交流电的有效值 据电流的热效应来规定 让交流与恒定电流通过相同的电阻 如果它们在一个周期内产生的热量相等 就把这个恒定电流I 电压U 叫做这个交流电的有效值 各种使用交变电流的电器设备上所标的额定电压 电流均指有效值 交流电表的示数也为有效值 电器元件 电容器等 的击穿电压为交变电流的最大值 但保险丝的熔断电流为有效值 一般所指的交变电流的值 如无特别说明 均指有效值 求解交变电流产生的热量问题时 必须用有效值计算 不能用平均值处理 而在计算通过导体的电量时 只能用平均值 不能用有效值 特别提醒 计算有效值时应注意以下几点 1 只有正弦式电流才能用的关系 2 方波式交变电流正负半周最大值不等时 分段计算电热 3 应取一个周期或周期的整数倍计算电热 一个照明电灯两端允许加的最大交流电压为311V 当它接入220V照明电路上 这个灯将 A 灯不亮B 灯丝将烧断C 只能暗淡发光D 能正常发光答案 D 特别提醒 1 交变电流的平均值不等于有效值 不是初 末状态瞬时值的平均值 2 交变电流的平均值与交变电流的方向及所取时间的长短均有关 3 计算通过导体某一截面的电荷量时 只能用交变电的平均值 一个按正弦规律变化的交流电的图象如图所示 由图象可知 A 该交流电的频率是0 02HzB 该交流电的最大值是20A有效值是14 1AC 该交流电的瞬时值表达式是i 20sin 0 02t AD 该交流电的平均值是10A答案 B 交变电流电压表达式为u 20sin314tV 求这个交变电压的最大值Um 有效值U 周期T 频率f 画出交变电流的u t图象 2010 天津一中高二期中 电阻R1 R2与交流电源按照图甲方式连接 R1 10 R2 20 合上开关S后 通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示 则 答案 B 如图所示 矩形线圈面积为S 匝数为N 线圈电阻为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 当线圈由图示位置转过90 的过程中 求 1 通过电阻R的电荷量q 2 电阻R上所产生的焦耳热Q 一只标有 220V 100W 的电炉 接在e 156sin314tV的电路上 问 1 通过电炉的电流变化的规律如何表达 在t 0 1s时 与电炉串联的交流电流表 并联的交流电压表的读数各为多大 2 电炉的实际功率多大 答案 1 i 0 322sin314tA 0 228A 110V 2 25W 如图是自行车上照明用的车头灯发电机的结构示意图 转轴的一端装有一对随轴转动的磁极 另一端装有摩擦小轮 电枢线圈绕在固定的U形铁芯上 自行车车轮转动时 通过摩擦小轮带动磁极转动 使线圈中产生正弦交流电 给车头灯供电 已知自行车车轮半径r 35cm 摩擦小轮半径r0 1 00cm 线圈有n 800匝 线圈横截面积S 20cm2 总电阻R1 40 旋转磁极的磁感应强度B 0 01T 车头灯电阻R2 10 当车轮转动的角速度 8rad s时 求 1 发电机磁极转动的角速度 0 2 车头灯中电流的有效值I 答案 1 280rad s 2 64mA点评 本题若不让求电流的有效值 而是直接问电功率会是多少 可能有些学生会用最大值求解 而犯错误 好多同学家里都有调光电灯和调速风扇 过去是用变压器来实现的 缺点是成本高 体积大 效率低 且不能任意调节灯的亮度或电风扇的转速 现在的调光灯和调速电风扇是用可控硅电子元件来实现的 如图所示为经