高中物理 5.2描述交变电流的物理量课件 新人教版选修32.ppt

第二节描述交变电流的物理量 第五章交变电流 一 知识回顾 一 交变电流 大小和方向都随时间作周期性变化的电流叫做交变电流 简称交流 其中按正弦规律变化的交流叫正弦交流电 二 正弦交流的产生及变化规律 1 产生 当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时 线圈中产生的交流是随时间按正弦规律变化的 即正弦交流 2 中性面 匀速旋转的线圈 位于跟磁感线垂直的平面叫做中性面 这一位置穿过线圈的磁通量最大 但切割边都未切割磁感线 或者说这时线圈的磁通量变化率为零 线圈中无感应电动势 3 规律 从中性面开始计时 则e NBS sin t 用Em表示峰值NBS 则e Emsin t 电压u Umsin t 1 函数表达式 2 在纯电阻电路中 1 表征交流电变化快慢的物理量 U V T 周期T 交变电流完成一次周期变化所用的时间 频率f 1秒内完成周期性变化的次数 T 1 f 2 T 2 f 二 新课教学 周期和频率 交流电也用周期和频率来表示变化的快慢 T和f的物理意义 表征交流电变化的快慢 T越小 f越大 交流电变化越快 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1内电流的方向变化 次 0 02 50 314 100 2 表征交变电流大小的物理量 瞬时值 对应某一时刻的交流的值 用小写字母表示 e i u 峰值 即最大的瞬时值 用大写字母表示 Um mEm Em NsB m Em R 注意 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动时 所产生感应电动势的峰值为 Em NBS 即仅由匝数N 线圈面积S 磁感强度B和角速度 四个量决定 与轴的具体位置 线圈的形状及线圈是否闭合都是无关的 表征交流电大小的物理量 瞬时值 交变电流某一时刻的值 最大值 交变电流的最大瞬时值 有效值 意义 描述交流电做功或热效应的物理量 定义 跟交流热效应相等的恒定电流的值叫做交流的有效值 正弦交流的有效值与峰值之间的关系是 注意 非正弦 或余弦 交流的有效值和峰值之间无此关系 但可按有效值的定义进行推导 说明1 交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值 交流电流表和交流电压表的读数是有效值 保险丝的熔断值为有效值 电容器的击穿电压为峰值 对于交流电若没有特殊说明的均指有效值 说明2 在求交流电的功 功率或电热时必须用交流电的有效值 求电量用平均值 说明3 交流电压表和电流表通过交流电时 实际上已经由电表内部元件把交流电变成了等效的直流 所以读出的就是交流的有效值 并且电表的指针不会忽左忽右地摆动 平均值 求通过某导体截面的电量一定要用平均值 例1 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 解析 从图中看出 该交流电的最大值和周期分别是 Em 100V T 0 04s 而最大值Em NBS 周期T 2 当线圈转速加倍时 2 故Em 2Em 200V T T 2 0 02s 故选B 例2 如图表示一交流的电流随时间变化的图像 此交变电流的有效值是多大 解析 交流的有效值等于热效应与此交流等效的直流电的值 为分析方便 可选交流电的一个周期进行研究 设此交变电流的有效值为I 根据交流有效值的定义 有 所以 例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 解析 1 图甲为正弦交流电 其有效值I1 Im 3 55A 周期T1 0 4s 频率f1 2 5Hz 图乙为方波交流电 电流的大小不变 方向作周期变化 由于热效应与电流方向无关 因而它的有效值为5A 周期T2 0 4s 频率f2 2 5Hz 2 由公式P I2R得 P甲 P乙 I12R I22R I1 I2 2 1 2 例4 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