描述交流电的物理量幻灯片.ppt

1、例题1：水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置，间距为L，一端通过导线与阻值为R的电阻连接；导轨上放一质量为m的金属杆（见右上图），金属杆与导轨的电阻忽略不计；均匀磁场竖直向下.用与导轨平行的恒定拉力F作用在金属杆上，杆最终将做匀速运动.当改变拉力的大小时，相对应的匀速运动速度v也会变化，v与F的关系如右下图.（取重力加速度g=10m/s2） （1）金属杆在匀速运动之前做什么运动？ （2）若m=0.5kg,L=0.5m,R=0.5;磁感应强度B为多大？ （3）由v-F图线的截距可求得什么物理量?其值为多少?,1,解：（1）变速运动（或变加速运动、加速度减小的加速运动，加速运动）。,（2）感应

2、电动势,感应电流 I=E/R （2）,安培力,由图线可知金属杆受拉力、安培力和阻力作用，匀速时合力为零。,由图线可以得到直线的斜率 k=2，,(3)由直线的截距可以求得金属杆受到的阻力f， f=2 (N) 若金属杆受到的阻力仅为滑动摩擦力，由截距可求得动 摩擦因数 =0.4,2,5.2 描述交变电流的物理量,3,复习回顾,1.交变电流：,大小和方向随时间作周期性变化的电流;简称交流。,其中按正弦规律变化的交流电叫正弦交流电。,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，但线圈的磁通量变化率为零，线圈中无感应电动势。,2中性面：,4,3正弦交流电的变化规律：,函数表达式：从中性面

3、开始计时,电流:,电动势:,5,练习,一台发电机在产生正弦式电流。如果发电机电动势的峰值为 Em=400V，线圈匀速转动的角速度为=314rad/s，试写出电动 势瞬时值的表达式。如果这个发电机的外电路只有电阻元件，总 电阻为2000，电路中电流的峰值是多少？写出电流瞬时值的表 达式。,e=EmsinWt=400sin314t,解：,电动势瞬时值的表达式为：,电流峰值为：,Im=Em/R=4002000=0.2A,电流瞬时值的表达式为：,i=ImsinWt=2sin314t,6,周期和频率：,（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。,T和f

4、的物理意义：表征交流电变化的快慢。,描述交流电的物理量：,7,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 （ ）,A400V，0.02s B200V, 0.02s C400V, 0.08s D200V, 0.08s,B,8,练习1：如图所示为某正弦交流电流的图像，求其峰值、周期和角速度，并写出该电流的瞬时值表达式。,Im 20A,100 rad/s.,电流的瞬时表达式为i20sin100t(A),T0.02s,9,10,有效值：,（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

5、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：,11,(3)说明：,A以上关系式只适用于正弦或余弦交 流电；,B交流用电器的额定电压和额定电流 指的是有效值；,C交流电流表和交流电压表的读数是 有效值,D对于交流电若没有特殊说明的均指 有效值,12,平均值：,B求通过某导体截面的电量一定要用 平均值。,（4）注意：峰值（最大值）、有效值、 平均值在应用上的区别。,A在求交流电的功、功率或电热时必 须用交流电的有效值。,13,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，

6、则电容器的耐压值不应小于_V；若将该电压加在一阻值为1K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,14,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。,15,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。,16,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 （ ） A0.25P B0.5P CP D2P,B,17,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

7、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) 线圈每转过一周，外力所做的功。,(3)电路中电压表和电流表示数 各是多少,2.5 J,18,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，,19,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。,20,小结,1最大值（峰值）： Em Um m,瞬时值： u i e,3周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间。,4频率：一秒内完成周期性变化的次数。,5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