描述交变电流的物理量ppt课件VIP

.,2.2怎样描述交变电流,.,线圈平面与磁感线垂直的位置,（1）线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，线圈中的电动势为零,（3）线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动一周，两次经过中性面，电流方向改变两次,（2）线圈经过垂直中性面时，穿过线圈的磁通量为零，但磁通量的变化率最大，线圈中的电动势为最大。,中性面,.,电动势按正弦规律变化,交变电流的变化规律,(从中性面开始计时),(从垂直于中性面位置开始计时),.,e,t,0,Em,-Em,t,0,Im,-Im,i,T/4,2T/4,3T/4,T,m,交流电的图像,.,例2.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，在线圈平面经过中性面瞬间（）A.线圈平面与磁感线平行B.通过线圈的磁通量最大C.线圈中的感应电动势最大D.线圈中感应电动势的方向突变,BD,.,例3.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势e-t图像如图，则在时刻（）A.t1，t3线圈通过中性面B.t2，t4线圈中磁通量最大C.t1，t3线圈中磁通量变化率最大D.t2，t4线圈平面与中性面垂直,AD,.,例4.如图所示,匀强磁场的磁感应强度B=2T,匝数n=20的矩形线圈ABCD绕中心轴OO匀速转动,角速度=200rad/s。已知AB=0.2m,BC=0.1m,线圈的总电阻R=40,试求：感应电动势的最大值，感应电流的最大值；设时间t=0时线圈平面与磁感线垂直，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；当t=30时，线圈中的电流的瞬时值是多大？线圈从图示位置转过的过程中，感应电动势的平均值是多大？,.,交流电知识点复习,1.交流电的特征：,方向随时间周期性变化,2.交流电的产生：,.,结论（1）：线圈处在中性面时，磁通量，磁通量变化率为，感应电动势为。线圈处在垂直中性面时，磁通量，磁通量变化率为，感应电动势为。,最大,零,零,为零,最大,最大,结论（2）：线圈每经过时，电流方向改变一次，转动一周，方向改变次。,中性面,两,.,3.交流电的变化规律：,电动势按正弦规律变化,(从中性面开始计时),(从垂直于中性面位置开始计时),.,1.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，在线圈平面经过垂直中性面瞬间（）A.线圈平面与磁感线平行B.线圈平面与磁感线垂直C.通过线圈的磁通量最大D.线圈中的感应电动势最大,作业讲评,课堂检测,AD,.,2.交流发电机在工作时的电动势为eEmsinwt，若将其线框的转速提高到原来的两倍，其他条件不变，则其电动势变为（）A.Emsinwt/2B.2Emsinwt/2C.Emsin2wtD.2Emsin2wt,D,.,3.如图所示,一矩形线圈，面积为100cm2，匝数为100，在场强为B=0.2的匀强磁场中绕着轴匀速转动，角速度为100rad/s，试求解:当线圈平面与磁场平行时,线圈中的感应电动势的大小;当线圈从中性面开始,经过1/200s时间转到图示位置,线圈中的感应电动势的大小.,.,4.如图所示，矩形线圈100匝，ab=30cm，ad=20cm，匀强磁场磁感应强度B=0.8T，绕轴OO从图示位置开始匀速转动，角速度=100rad/s，试求：穿过线圈的磁通量最大值m=?线圈转到什么位置时取得此值？线圈产生的感应电动势最大值Em=?线圈转到什么位置时取得此值？写出感应电动势e随时间变化的表达式。,.,一、周期和频率-表征交流电变化的快慢。,1.周期（T）：交变电流完成一次周期性变化所需的时间。2.频率（f）：一秒内完成周期性变化的次数。,3.关系：,.,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。,课堂练习,0.02,50,100,100,.,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，则电动势的最大值和周期分别变为（）A400V，0.02sB200V，0.02sC400V，0.08sD200V，0.08s,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。,课堂练习,0.02,50,100,100,B,.,1.一个矩形线圈在匀强磁场中转动，产生的感应电动势按正弦规律变化，其瞬时值的表达式为sin(100t)V，下列说法中正确的是：()A.频率是50HzB.当t=0时，线圈平面与中性面重合C.当s时，e的值最大，为220VD.线圈转动的角速度为314rad/s,ABD,.,二、峰值和瞬时值-表征交变电流的大小,1.最大值（峰值）：Em,Um,m,电容器接在交流电路中，就需要知道交变电压的最大值。,2.瞬时值：e,u,i,.,思考与讨论：如图的电流通过一个R=1的电阻。它不是恒定电流。1.怎样计算通电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，这个电流是多大？,.,（2）正弦交流电的有效值与最大值的关系：,3.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。,.,(3)说明：.以上关系式只适用于正弦交流电；.交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值；.交流电流表和电压表的读数是有效值；.计算电流做功或热功率、热量均用有效值；.对于交流电若没有特殊说明的均指有效值；.计算电容器的击穿电压用交变电流的峰值；.求通过某导体截面的电量一定要用电流的平均值.,4.平均值：,.,例1.表示交变电流随时间变化图象.如图所示，则交变电流有效值为()A.5AB.5AC.3.5AD.3.5A,0,0.02,0.04,t/S,i/A,B,.,练习2：如图表示一交流随时间变化的图像，求此交流的有效值。,.,4.有一交变电源u=200sin（10t）v，该交变电源的周期是，接在该交变电源上的电压表读数是；如果将某电容器接在该交变电源上，为使电容器不被击穿，该电容器的最小耐压值为。,0.2s,141v,200V,.,例2.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；接在该交变电源上的电压表读数是；若将该电压加在一阻值为100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,141v,.,例2.交流发电机矩形线圈边长ab=cd=0.4m，bc=ad=0.2m，共50匝，线圈电阻r=1，线圈在B=0.2T的匀强磁场中，绕垂直磁场方向的轴OO以r/s转速匀速转动，外接电阻9，如图所示。求：电压表读数；电阻R上电功率。,（3）线框匀速转动一周，外力做功多少？,（4）从此位置旋转60时，感应电动势瞬时值为多大？,（5）从此位置旋转30过程中，流过电阻R上的电荷量为多少？,.,例3.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。,.,例4.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（I1I2）21:2,.,练习3:一个电阻接在10V的直流电源上，它的发热功率是P，当接到电压为u=10sintV的交流电源上，它的发热功率（）A0.25PB0.5PCPD2P,B,.,例4.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R9，匀强磁场的磁感应强度为B1T，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130s时电动势的瞬时值多大；,(4）电路中电压表和电流表示数各是多,(3)从此位置旋转60时，感应电动势瞬时值为多大？,e=,.,例4.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R9，匀强磁场的磁感应强度为B1T，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时，求：,(5)电阻R上电功率。,(6)线圈每转过一周，外力所做的功。,(8）在线圈由图示位置转过90的过程中，电阻R上产生的焦耳热Q.,(7)从此位置旋转30过程中，流过电阻R上的电荷量为多少？,2.5J,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14，,.,.,例5.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14，,.,练习4：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T4的过程中产生的热量Q,(2)线圈从图示位置转过T4的过程中通过线圈某截面的电量q,.,小结,3、最大值（峰值）：EmUmm,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。,.,例3.交流发电机模型的矩形线圈abcd在匀强磁场中绕与磁场垂直的轴匀速转动。线圈共有n匝，边长ab=L1，bc=L2，线圈的内电阻为r，外电阻为R，磁感应强度是B，线圈转动的角速度是，如图所示。求：(1)转动过程中电流表的读数；(2)电阻R上电功率；(3)线圈转动一周，外力做了多少功？,(4)线圈转过600角的过程中，通过R的电荷量是多少？,(5)由图