描述交变电流的物理量PPT课件

2 2怎样描述交变电流 1 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 2 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 3 e t 0 Em Em t 0 Im Im i T 4 2T 4 3T 4 T m 交流电的图像 4 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 5 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 6 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 7 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 8 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 9 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 10 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 11 2 交流发电机在工作时的电动势为e Emsinwt 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 12 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100 rad 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 13 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 100 rad 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 14 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 15 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 16 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 A 400V 0 02sB 200V 0 02sC 400V 0 08sD 200V 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 17 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 100 t 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 18 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 19 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 20 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 21 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 22 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 23 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 24 4 有一交变电源u 200sin 10 t 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 25 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 26 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 27 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 28 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 I1 I2 2 1 2 29 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 10sin tV的交流电源上 它的发热功率 A 0 25PB 0 5PC PD 2P B 30 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R 9 匀强磁场的磁感应强度为B 1 T 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1 30s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 31 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R 9 匀强磁场的磁感应强度为B 1 T 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1 4 32 33 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1 4 34 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T 4的过程中产生的热量Q 2 线圈从图示位置转过T 4的过程中通过线圈某截面的电量q 35 小结 3 最大值 峰值 EmUm m 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 36 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 由图示位置