教科版选修32 第二章第2节 描述交流电的物理量 课件（23张）.ppt

2 2描述交流电的物理量 第二章交变电流 由于交变电流的电压 电流等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 请阅读教材 回答下列问题 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 一 描述交变电流变化快慢的物理量 1 周期 交变电流作一次周期性变化所需的时间 用t表示 单位是s 2 频率 在1s内交变电流完成周期性变化的次数 用f表示 单位是hz 我国工农业及生活用电的周期为0 02s 频率为50hz 角速度为100 rad s 在1s内电流的方向变化100次 一 表征交变电流的物理量 例1 如图所示为某正弦式交变电流的图像 求其周期 频率和角速度 解 t 0 04s 二 描述交变电流大小的物理量 1 峰值 最大值 和 1 物理意义 在一个周期内电压和电流所能达到的最大值 2 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 比如将e 400sin314t交流电加在电容器两端 那么电容器的耐压值不得低于 电容器的耐压值 2 瞬时值 e i u 3 有效值 1 概念的引入 为了反映交变电流所产生的效果 引入有效值的概念 2 定义 如果交流电与某一直流电通过同一电阻 在相同的时间内所产生的热量相等 则这个直流电的电流和电压值 就分别称为相应交流电的电流和电压的有效值 effectivevalue 3 特点 交变电流的有效值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 交流 恒定电流 通过同一电阻r 在交流电的一个周期t内 交流的有效值为 例2 如图所示为一交变流电的i t图象 问此交变电流的有效值多大 解 根据交变电流有效值的定义可知 让图中的交变电流和一恒定电流分别通过同一个电阻 如果在相同时间内电阻产生的热量相同 则此时恒定电流的电流值就等于此交变电流的有效值 设此交变电流的有效值为i 则在任意一个周期内有 代入数据化简计算解得 此交变电流的有效值a 请你记住有效值计算方法 4 平均值交变电流的平均值是交变电流图像中波形与横轴所围的面积跟时间的比值 与交流的方向 时间长短有关 在计算通过导体某一截面的电量时 只能用交变电流的平均值 平均值及电荷量求解 5 有效值与最大值之间的关系 任何电流都有有效值 但上述关系只限于正弦或余弦交变电流 对其他形式的交变电流并不适用 6 有效值的说明 1 交流用电器设备上标出的额定电压和额定电流指的是有效值 2 交流电流表和交流电压表的读数是有效值 3 保险丝的熔断电流是有效值 4 以后提到的交变流电的数值 若没有特殊说明的均指有效值 7 峰值 最大值 有效值 平均值在应用上的区别 1 求电容器的耐压值时要用交流的峰值 2 求交流的功 功率和电热时必须用交流的有效值 3 求通过某导体横截面的电量一定要用交流的平均值 1 如图所示 某一交流电随时间变化图线 它的电流的最大值im a 电流的有效值i a 交流电的周期t s 频率f hz 交流电流的瞬时值表达式i 4 0 25 2 82 0 04 4sin50 t 精讲细练 2 如图所示电路中 已知交流电源电压u 200sin100 t v 电阻r 100 则电流表和电压表的示数分别为 a 1 41a 200vb 1 41a 141vc 2a 200vd 2a 141v b 3 如图所示 线圈在匀强磁场中绕oo 轴匀速转动 该线圈中产生的正弦交变的电动势瞬时值为e 80sin31 4tv 若线圈自身电阻r 2 负载电阻r 6 则下列说法正确的是 a 电流的有效值为10a b 电流的有效值为5a c 在0 1s内r产生的热量为120j d 在0 1s内r产生的热量为30j bd 课堂讲义 一 对描述交变电流物理量的认识 二 交变电流有效值的计算 1 对有效值的进一步理解 1 交变电流的有效值是根据电流的热效应定义的 2 理解有效值重点在 等效 上 效果 相同在定义中体现为相同电阻 相同时间 产生相同热量 交变电流与多大的直流电 效果 相同 有效值就是多大 2 有效值的计算 代入数值求解有效值 将热量q用相应的物理量的有效值表示q i2rt或 三 有效值的计算 对于交变电流有效值的计算一般有以下两种情况 2 当电流按非正 余 弦规律变化时 必须根据有效值的定义求解 在计算有效值时要注意 计算时的 相同时间 一般要取一个周期的时间 四 交变电流的瞬时值及图象问题 3 瞬时值 每个 点 表示某一时刻的瞬时值 4 可确定线圈位于中性面的时刻 也可确定线圈平行于磁感线的时刻 2 正弦交流电的图象是一条正弦曲线 从图象中可以得到以下信息 3 确定感应电动势瞬时值表达式 2 确定线圈转动的角速度 以rad s作单位 1 确定线圈转动从哪个位置开始 1 求解交变电动势瞬时值 五 瞬时值 最大值 有效值 平均值的区别及应用对比 交变电流某一时刻的值 最大的瞬时值 跟交变电流的热效应等效的恒定电流值 e emsin t em nbs 计算线圈某一时刻的受力情况 确定用电器的耐压值 1 计算与电流热效应相关的量 如功率 热量 2 交流电表的测量值 3 电气设备标注的额定电压 额定电流 4 保险丝的熔断电流 计算通过电路横截面的电量 六 交变电流 四值 的综合应用 最大值 有效值 瞬时值 平均值 在不同情况下的使用 1 在研究电容器的