描述交变电流的物理量

1、.线圈平面与磁感线垂直的位置线圈平面与磁感线垂直的位置（1 1）线圈经过）线圈经过中性面中性面时，穿过线圈的时，穿过线圈的磁通量最磁通量最大大，但磁通量的变化率为零，线圈中的，但磁通量的变化率为零，线圈中的电动势电动势为零为零（3 3）线圈经过中性面时，电流将改变方向，线）线圈经过中性面时，电流将改变方向，线圈转动圈转动一周一周，两次两次经过中性面，电流方向改变经过中性面，电流方向改变两次两次（2）线圈经过垂直中性面时，穿过线圈的线圈经过垂直中性面时，穿过线圈的磁通磁通量为零量为零，但磁通量的变化率最大，线圈中的，但磁通量的变化率最大，线圈中的电电动势为最大。动势为最大。中性面中性面.电动势按

2、正弦规律变化tEemsintIimsintUumsin交变电流的变化规律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从垂直于中性面位置开始计时)cosmeEt.et0Em-Emt0Im-ImiT/4T/42T/42T/43T/43T/4T Tm交流电的图像交流电的图像 .例例2.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，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（在线圈平面经过中性面瞬间（ ）A.线圈平面与磁感线平行线圈平面与磁感线平行 B.通过线圈的磁通量最大通过线圈的磁通量最大C.线圈中的感应电动势最大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线圈中感应

3、电动势的方向突变BD.例例3.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势的电动势e-t图像如图，则在时刻图像如图，则在时刻 （ ）A.t1，t3线圈通过中性面线圈通过中性面B.t2，t4线圈中磁通量最大线圈中磁通量最大C.t1，t3线圈中磁通量变化率最大线圈中磁通量变化率最大D.t2，t4线圈平面与中性面垂直线圈平面与中性面垂直AD.例例4.如图所示如图所示,匀强磁场的磁感应强度匀强磁场的磁感应强度B=2T,匝数匝数n=20的矩的矩形线圈形线圈ABCD绕中心轴绕中心轴OO匀速转动匀速转动,角速度角速度=200 rad/s。已知已知AB=0.2m,BC=0.1 m,

4、线圈的总电阻线圈的总电阻R=40,试求：试求：感应电动势的最大值，感应电流的最大值；感应电动势的最大值，感应电流的最大值；设时间设时间t=0时线圈平面与磁感线垂直，写出线圈中感应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；电动势的瞬时值表达式；当当t=30时，线圈中的电流的瞬时值是多大？时，线圈中的电流的瞬时值是多大？ 线圈从图示位置转过线圈从图示位置转过 的过程中，感应电动势的平均值的过程中，感应电动势的平均值是多大？是多大？OO.5.一个矩形线框共有一个矩形线框共有10匝，它在磁感应强度匝，它在磁感应强度B=0.5 T的匀强磁场中，从中性面开始绕中心轴以的匀强磁场中，从中性

5、面开始绕中心轴以1200 r/min的转速匀速转动已知线框的转动半径为的转速匀速转动已知线框的转动半径为10cm，切，切割磁感线的边长为割磁感线的边长为50 cm，则该线框产生的感应电动，则该线框产生的感应电动势的最大值为势的最大值为_V，当线框平面和中性面的夹角，当线框平面和中性面的夹角为为_时，交变电动势的瞬时值是时，交变电动势的瞬时值是31.4 V.交流电知识点复习交流电知识点复习1.交流电的特征：交流电的特征：方向随时间周期性变化方向随时间周期性变化2.交流电的产生：交流电的产生：d(c)a(b)vv甲甲a(b)vd(c)v乙乙d(c)vv丙丙a(b)d(c)va(b)v丁丁a(b)v

6、v戊戊d(c).结论结论（1）：线圈处在）：线圈处在中性面中性面时，磁通量时，磁通量 ，磁通量变化率，磁通量变化率为为 ，感应电动势为，感应电动势为 。 线圈处在线圈处在垂直中性面垂直中性面时，磁通量时，磁通量 ，磁通量变，磁通量变化率为化率为 ，感应电动势为，感应电动势为 。d(c)a(b)vv甲甲a(b)vd(c)v乙乙d(c)vv丙丙a(b)d(c)va(b)v丁丁a(b)vv戊戊d(c)最大最大零零零零为零为零最大最大最大最大结论（结论（2）：线圈每经过）：线圈每经过 时，电流方向改变一次，时，电流方向改变一次，转动一周，方向改变转动一周，方向改变 次。次。中性面中性面两两.3.交流电

7、的变化规律：交流电的变化规律：电动势按正弦规律变化tEemsintIimsintUumsin(从中性面开始计时)(从垂直于中性面位置开始计时从垂直于中性面位置开始计时)cosmeEt.1.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，在线圈平面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（经过垂直中性面瞬间（ ）A.线圈平面与磁感线平行线圈平面与磁感线平行 B.线圈平面与磁感线垂直线圈平面与磁感线垂直 C.通过线圈的磁通量最大通过线圈的磁通量最大D.线圈中的感应电动势最大线圈中的感应电动势最大 作业讲评作业讲评课堂检测课堂检测AD.2.交流发电机在工作时的电动势为交流发电机在工作时的电动势为eE

8、msinw t，若，若将其线框的转速提高到原来的两倍，其他条件不变，将其线框的转速提高到原来的两倍，其他条件不变，则其电动势变为则其电动势变为 （ ）A.Emsin w t/2 B.2Emsin w t/2C.Emsin2w t D.2Emsin2w t双基训练双基训练D.3.如图所示如图所示,一矩形线圈，面积为一矩形线圈，面积为100cm2，匝数为，匝数为100，在场强为在场强为B=0.2的匀强磁场中绕着轴匀速转动，角速度的匀强磁场中绕着轴匀速转动，角速度为为100rad/s，试求解，试求解:当线圈平面与磁场平行时当线圈平面与磁场平行时,线圈中的感应电动势的大小线圈中的感应电动势的大小;当线

9、圈从中性面开始当线圈从中性面开始,经过经过1/200s时间转到图示位置时间转到图示位置,线线圈中的感应电动势的大小圈中的感应电动势的大小.4.如图所示，矩形线圈如图所示，矩形线圈100匝，匝，ab=30cm，ad=20cm，匀强磁，匀强磁场磁感应强度场磁感应强度B=0.8T，绕轴，绕轴OO从图示位置开始匀速转动，从图示位置开始匀速转动，角速度角速度=100rad/s，试求：，试求：穿过线圈的磁通量最大值穿过线圈的磁通量最大值m=? 线圈转到什么位置时取得此线圈转到什么位置时取得此值？值？线圈产生的感应电动势最大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线圈转到什么位置时取得此值？

10、得此值？ 写出感应电动势写出感应电动势e随时间变化的表达式。随时间变化的表达式。 .5.2 描述交变电流的物理量描述交变电流的物理量教学目标：教学目标：1. 1.理解交变电流的周期和频率；理解交变电流的周期和频率；2. 2.掌握交变电流的有效值的物理意义和应用；掌握交变电流的有效值的物理意义和应用；3. 3.了解交变电流的相位和相位差。了解交变电流的相位和相位差。.一、周期和频率一、周期和频率-表征交流电变化的快慢。表征交流电变化的快慢。1.周期：周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间。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。频率：一秒内完成周期性变化的

11、次数。3. 关系：关系：,1Tf fT22.2.某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系，如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，仅使线圈的图所示，如果其它条件不变，仅使线圈的转速加倍转速加倍，则电动势的最大值和周期分别变为（则电动势的最大值和周期分别变为（ ）A400V，0.02s B200V，0.02sC400V，0.08s D200V，0.08s1.我国生产和生活用交流电的周期我国生产和生活用交流电的周期T=_s，频率，频率f= _Hz，角速度，角速度= _rad/s，在，在1s内电流的内电流的方向变化方向变化_次。次。课堂练习课堂练习0.02501001

12、00B.预习自测预习自测1.一个矩形线圈在匀强磁场中转动，产生的感应电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动势按正弦规律变化，其瞬时值的表达式为 sin100t(V)，下列说法中正确的是：，下列说法中正确的是： ( )A.频率是频率是50Hz B.当当t=0时，线圈平面与中性面重合时，线圈平面与中性面重合C.当当 s时，时，e的值最大，为的值最大，为220 V D.线圈转动的角速度为线圈转动的角速度为314rad/s2220e1001t2ABD.二、峰值和瞬时值二、峰值和瞬时值-表征交变电流的大小表征交变电流的大小1.1.最大值（峰值）：最大值（峰值

13、）： Em , Um , Em , Um , m mSnBEm电容器电容器接在交流电路中，就需要知道接在交流电路中，就需要知道交变电压的最大值。交变电压的最大值。2.2.瞬时值：瞬时值： e, u, itEemsin.思考与讨论：思考与讨论：如图的电流通过一个如图的电流通过一个R=1R=1的电阻。它不是恒定的电阻。它不是恒定电流。电流。1.1.怎样计算通电怎样计算通电1s1s内电阻内电阻R R中产生的热量？中产生的热量？2.2.如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过这个电阻如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过这个电阻R R，也，也能在能在1s1s内产生同样的热，这个电流是多大？内产生同样

14、的热，这个电流是多大？222(1 1 0.2 21 0.3) 22.8Q I RtJJ 22 .81 .6 711QIR tQIAAR t.（2 2）正弦交流电正弦交流电的有效的有效值与最大值的关系值与最大值的关系：2mII 2mUU 2mEE 3.3.有效值：有效值：E，U，I（1）定义：根据）定义：根据电流的热效应电流的热效应来规定，让交流电和直来规定，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。的有效值。.(3)说明：说明： .

15、 .以上关系式只适用于以上关系式只适用于正弦正弦交流电；交流电；. .交流用电器的交流用电器的额定电压额定电压和和额定电流额定电流指的是有效值；指的是有效值；. .交流电流表和电压交流电流表和电压表的读数表的读数是有效值；是有效值；. .计算电流做计算电流做功功或或热功率热功率、热量热量均用有效值；均用有效值；. .对于交流电若没有特殊说明的均指有效值；对于交流电若没有特殊说明的均指有效值；.求通过某导体截面的求通过某导体截面的电量电量一定要用电流的平均值；一定要用电流的平均值；.计算电容器的计算电容器的击穿电压击穿电压用交变电流的峰值。用交变电流的峰值。4.4.平均值：平均值：Ent.例例1

16、. 表示交变电流随时间变化图象表示交变电流随时间变化图象.如图所示，如图所示，则交变电流有效值为则交变电流有效值为( )A.5 A B.5 AC.3.5 A D.3.5 A0 00.020.020.040.04t/St/Si/Ai/A242322222121122I RTI RTI RT22121()2III221(4 2)(3 2)52AB. 4.有一交变电源有一交变电源u=200sin10t（v），该交变电源的周），该交变电源的周期是期是 ，接在该交变电源上的电压表读数是，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，为使电容器不被击如果将某电容器接在该交变电源上，为使

17、电容器不被击穿，该电容器的最小耐压值为穿，该电容器的最小耐压值为 。预习自测：预习自测：0.2s141v200V.例例2.交流发电机矩形线圈边长交流发电机矩形线圈边长ab=cd=0.4 m，bc=ad=0.2 m，共，共50匝，线圈电阻匝，线圈电阻r=1 ，线圈在，线圈在B=0.2T的匀强磁场中，绕垂直磁场方向的轴的匀强磁场中，绕垂直磁场方向的轴OO以以 r/s转速匀速转动，外接电阻转速匀速转动，外接电阻9，如图所示。求：，如图所示。求：电压表读数；电压表读数；电阻电阻R上电功率。上电功率。100（3）线框匀速转动一周，外力）线框匀速转动一周，外力做功多少？做功多少？（4）从此位置旋转）从此位

18、置旋转60时，感时，感应电动势瞬时值为多大？应电动势瞬时值为多大？（5）从此位置旋转）从此位置旋转30过程中，流过电过程中，流过电阻阻R上的电荷量为多少？上的电荷量为多少？.例例3.如图所示，在匀强磁场中有一个如图所示，在匀强磁场中有一个“冂冂”形导线形导线框可绕框可绕AB轴转动，已知匀强磁场的磁感强度轴转动，已知匀强磁场的磁感强度B=T，线框的线框的CD边长为边长为20cm.CE、DF长均为长均为10cm，转，转速为速为50r/s，若从图示位置开始计时，若从图示位置开始计时，写出线框中感应电动势的瞬时值表达式；写出线框中感应电动势的瞬时值表达式；若线框电阻若线框电阻r=3,再将再将AB两端接

19、两端接“6V，12W”灯泡，灯泡，小灯泡能否正常发光？若不能小灯泡能否正常发光？若不能,小灯泡实际功率多大？小灯泡实际功率多大？.3.3.相位相位（1 1）相位：）相位：（2 2）相位差：）相位差：.小结小结3、最大值（峰值）：、最大值（峰值）： Em Um m 4、瞬时值：、瞬时值： u i e1、周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间。、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。、频率：一秒内完成周期性变化的次数。Tf1fT225、有效值有效值： E U I （1 1）定义）定义： 根据根据电流的热效应电流的热效应来规定，让交流电和直流通过相来规

20、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，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。就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值。（2 2）正弦交流电正弦交流电的有效值与最大值的关系：的有效值与最大值的关系：2mEE 注意：注意：A.A.对于交流电若没有特殊说明的均指有效值对于交流电若没有特殊说明的均指有效值 C. C.求通过某导体截面的求通过某导体截面的电量电量一定要用平均值。一定要用平均值。 B. B.在求交流电的在求交流电的功、功率或电热功、功率或电热时必须用交流电的有效值。时必须用交流电的有效值。 .例例3. 交流发电机模型的矩形线圈交流发电机模型的矩形线圈abcd在匀