2.描述交流电的物理量.ppt

第二节表征交流电变化规律的物理量 教学目标 1知道交流电的电压 电流是随时间变化的 了解描述交流变电流的大小 和变化快慢的物理量 2知道交流电的有效值是与热效应有关的量 平均值是与电量有关的量 能从物理意义上区别有效值和平均值 3知道正弦交流电的有效值和最大值 平均值的关系 能进行有关有效值和最大值的计算 交流电第二节 重点 难点分析 重点 本节的重点是对交流电有效值的理解和运用难点 本节的难点是计算交变流电流的有效值从交流电的图象可知 交流电的电压 电流随时间不断变化 带来研究的不便 在实际中 通常是通过研究交流电的特殊值来了解交流电的特性 u t 教学过程 一 交流电的大小1最大值 交流电在一个周期内所能达到的最大数值 以此来表示交流电的强弱和电压的高低 所有使用交流电的用电器 其最大电压值应大于所使用的交流电的最大值 教学过程 定义 磁场中旋转线圈与中性面垂直时交流电的瞬时值 叫交流电的最大值 公式 Em 2nBLv nBs Im Em R r Um Im R计算 N匝矩形线圈在匀强磁场中以转速n 100r min匀速旋转 位于中性面时磁通量为 求该正弦交流电的最大值 Em NBs N 2 n 60 3 33 N n m 教学过程 N匝长方形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中以它的一条边 边长为b 为转动轴 以角速度 50 s匀速转动 若线圈的另一边长为a 电阻为r 外电路中电阻为R 求电路中的最大电流 Im Em R r NBa b R r 50 NBab R r 教学过程 2 有效值 定义 使交流电和直流电通过相同阻值的电阻 如果在相同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流电的有效值 特点 交流电的有效值是根据电流的热效应规定的 一般与时间间隔和电流的方向无关 教学过程 3 有效值与最大值的关系设一正弦交流电和一直流电通过同一电阻R 经时间T产生的热相等则有Q1 RT Q2 P平均T Q1 Q2 I P平均 R 教学过程 电功率的瞬时值为P Im2Rsin2 t 现在 用数学方法求sin2 t在一周期内的平均值sin2 t 1 2 1 cos2 t Cos2 t在一周期内平均值为零P Im2R 2 Im2R 2 cos2 t Im2R 2 I Im 教学过程 正弦交流电的有效值 I Im 0 707ImU Um 0 707UmE Em 0 707Em 注 只对正弦交流电成立 教学过程 注意 交流用设备上所标的额定电压和额定电流及交流电压表 电流表所测量的数据均为有效值 计算 求如右图中所示交流电的有效值i12RT 2 i22RT 2 I2RT I2 22 2 12 2 A I i A t 10 2s 2 1 教学过程 求正弦单向脉冲电流的有效值I2RT I0 2R T 2 I 1 2 I03 平均值 是交流电图图象中图形与时间所围成的面积跟时间的比值 不同时间内的平均值不同 其大小还与电流的方向有关 是和电量有关的量 教学过程 一周期内 t 0 Q 0 I平均 0 但电流做功显然不为零 电流的有效值显然不为零 观察半周期内的平均值由图象知I平均 Q t s 0 5T所以交流电的平均值是与电量有关的量 不能用来计算能量 q Imsin t t 教学过程 求t T 6 T 4 T时间内电动势的平均值E1 6Bs 1 soc 3 TT 2 3Bs 2 3Em 2 E2 4Bs 2 2Em E3 0 教学过程 二描述交流电变化快慢的物理量1周期 交流电完成一次周期性变化所需要的时间 用T表示 单位 s2频率 1秒内完成周期性变化的次数 用表示 单位 Hz3角速度 即线圈旋转的角速度 用 表示 4关系 T 1 1 T 2 T 教学过程 三巩固与练习 我国照明电压的瞬时值表达式为e 220sin100 t它的周期 0 02s频率 50Hz最大值 220v有效值 220v每秒钟方向改变次数 100次 秒 教学过程 将交流电压U 110