物理：5.2《描述交变电流的物理量》课件(人教新课标选修3-2)

1 f T

2 T
2f
一个周期内电流方向改变两次。
我国生产和生活用交流电的周期 0.02 50 T＝_______s，频率f= _______Hz， １００π 角速度ω＝_______rad/s，在1s内电流 100 的方向变化__________次。
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 （ ） B
E
Em 2
I
Im 2
(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
（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。 B．求通过某导体截面的电量一定要用 平均值。 平均值： E N
A．400V，0.02s C．400V, 0.08s B．200V, 0.02s D．200V, 0.08s
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 ω＝100π rad/s.
T＝0.02s
电流的瞬时表达式为i＝20sin100πt(A)

2 T
2f
5．有效值： E U I 根据电流的热效应来规定，让交流电和直流通过相 （1）定义： 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。 E （2）正弦交流电的有效值与最大值的关系： E m 2 注意：A.对于交流电若没有特殊说明的均指有效值 B.在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。 C.求通过某导体截面的电量一定要用平均值。
(1)Q 2I Rt1 2I Rt 2
2 1 2 2
2 12 1 0.2 2 22 1 0.3 J） 2.8J （
(2)Q I Rt
2
2.8 I 11 I 2.8 A
2
４．有效值：
（1）定义：
E
U
I
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：
u/v
200 2 －200
t/s
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。
1 2 1 2 I RT I1 RT I 2 RT 2 2
2
4 2
1 2 I ( I1 I 2 2 ) 2
3 2
1 (4 2) 2 (3 2) 2 5 A 2
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。
(3)电路中电压表和电流表示数 各是 多少
(4) 线圈每转过一周，外力所做的功。
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ω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， 1 2 R（nBS ) 2
t
例2.某交流电压随时间的变化规律如图所示，
0.25 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；若将该电压加在一阻值为1KΩ的 200 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。 0.1 2
Q 4 I RT 4( R r ) 2
nBS q It R r
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ω，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 4 B a
例4.如图所示，线圈的面积是0.05㎡，共有100匝； 线圈电阻为1Ω，外接电阻R＝9Ω，匀强磁场的磁感 应强度为B＝1／πT，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；
5.2 描述交变电流
的物理量
复习回顾
(一)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。 （二）正弦交流电的产生及变化规律 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：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。
5 (1) I1 2A 2
T1 0.4s
f1 2.5Hz
I 2 5 A T2 0.4s
f 2 2.5Hz
（2）P甲P乙＝I12R:I22R＝（I1／I2）2＝1:2
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=10sinωtV的交流电源上，它的发热功 B 率 （ ） A．0.25P C．P B．0.5P D．2P
Q 4R
(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。 2 Ba 2 Ba 2
q It
R

2

R
小结
1．最大值（峰值）： Em Um Ｉm ２．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。
1 f T
3．规律： 函数表达式：从中性面开始计时 电动势:
e Em sin t
Em NBS
在纯电阻电路中: 电流:
i I m sin t
u U m sin t
电压:
描述交流电的物理量： 1．最大值（峰值）： Em Um Ｉm
Em NBS
２．瞬时值： u i e
３．周期和频率： T和f的物理意义：表征交流电变化的快慢。 （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。 （3）角频率：线圈在匀强磁场中转动的角速度。 （4）关系：
i A
T T 2 I RT I R I 2 R 2 2 2 o
2 2 1
1
2
3
4
t s
2 2 1 4 2 1 I ( ) ( ) 2 2 2 2
2
4
图 15
3
I 5A
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。