交流电的图像

交流电发电原理及有效值DOC

第三讲交流电发电原理及有效值知识要点1．交流电：方向和强弱都随时间呈周期性变化的电流叫做交变电流，其中方向和强弱随时间按正弦规律变化的交变电流称为正弦交变电流。

2．交流电的产生：闭合线圈在磁场中旋转的过程中，产生了交流电。

（1）当线圈平面和磁感线垂直时，磁通量最大，而感应电动势为零，改位置称其为中性面。

（2）当线圈平面和磁感线平行时，磁通量最小，而感应电动势最大，为εm=2Blv=Bsω。

3．交流电的图像：如图所示为正弦交流电的图象。

4．表征交流电的物理量：5．交流电的瞬时值：交变电流某一时刻的值，它可以准确地描述交变电流变化的规律。

符号用小写字母书写，如：i、e、u。

6．交流电的最大值：瞬时值中的极大值，即最大的瞬时值。

7．交流电的有效值：交变电流的有效值是根据电流的热效应定义的，即把和交变电流热效应相同的直流电的值叫做交变电流的有效值。

对正弦交变电流，其有效值=最大值/2。

注意：对不同变化规律的交变电流，其有效值和最大值的关系，只能根据有效值的定义，结合交变电流的变化规律进行推导，而不能简单套用上述关系。

交变电流的有效值，是在实际中使用最广泛的，交流电表测定的值、各种用电器铭牌上的标称值等都是交变电流的有效值，且在以有效值表示交变电流的情况下，直流电路中的一些规律在交变电路中是通用的。

对于正弦交流电例1 图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N 、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交流电流表．线圈绕垂直于磁场的水平轴OO ′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示．以下判断正确的是A ．电流表的示数为10 AB ．线圈转动的角速度为50π rad/sC ．0.01 s 时线圈平面与磁场方向平行D ．0.02 s 时电阻R 中电流的方向自右向左例2、通过一阻值R=100Ω的电阻的交变电流如图所示，其周期为1s.电阻两端电压的有效值为A ．12VB ．410VC ．15VD ．85V例3：试电笔上的氖管，起辉电压为86.6V 。

《电工基础》第5章正弦交流电路ppt课件

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11
三、正弦交流电的变化范围
1. 最大值：正弦交流电在一个周期所能达到的最大瞬时值，又称峰值、幅值。
用大写字母加下标m表示，如Em、Um、 Im。
2.有效值：加在同样阻值的电阻上，在相同的时间内产生与交流电作用下相等的热量的直流电的大小。
用大写字母表示，如E、U、I。
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14
• 用数字万用表测量正弦交流电压时要选择交流
挡，测量的结果是电压有效值；若不慎错用直流挡，则显示为零。
用直流挡测量市电显示为零
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15
• 用数字万用表测量直流电压时要选择直流挡，测量的结果是电压平均值；若不慎错用交流挡，则显示为零。
用交流挡测量最叠新层课电件池显示为零
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（1）同一相量图中，相同单位的相量应按相同比例画出。
（2）一般取直角坐标轴的水平正方向为参考方向，逆时针转动的角度为正，反之为负。
（3）用相量图表示正弦交流电后，它们的加、减运算可按平行四边形法则或三角形法则进行。
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§5-3 单一参数的交流电路
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28
一、纯电阻电路
• 只含有电阻元件的交流电路称为纯电阻交流电路。
QCUCICIC 2XCU XC C 2
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§5-4 LC谐振电路
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一、RLC串联电路
• 1．电压三角形如图所示为RLC串
联电路，为正弦交流电压，这三个元件流过同一电流，电流与各元件电压参考方向如图所示。
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• 设电流的解析式为
iImsint
• 电阻、电感和电容两端的电压分别为

《电工技术基础与技能》(第5章)正弦交流电的产生-基本物理量-表示方法-非正弦周期波课件PPT

u Um sin(t 1)
i Im sin(t 2 )
则u和i的相位差为
(t 1) (t 2 ) 1 2 正弦交流电的相位差等于其初始相位之差。它是一个常量，与计时起点即初相无关。
同相 0
（b）超前 0 （c）反相（d）正交
2
5.2.3 相位、初相和相位差
尼古拉·特斯拉
5.2.2 最大值（振幅）和有效值
3．有效值交流电的有效值是根据电流的热效应来确定的。即在相同的电阻R中，分别通入直流电和交流电，在经过一个交流周期的时间内，如果它们在电阻上产生的热量相等，则用此直流电的数值表示交流电的有效值。一般电气设备铭牌上所标明的额定电压和额定电流，交流电表上所指示的电压、电流读数等，就是指被测量的交流电的有效值。如电压220 V，就是指供电电压的有效值。交流电的有效值规定用大写字母表示，如E，I，U。有效值与最大值的关系分别为
相位和初相的单位是弧度，但一般习惯用角度表示。计算时须将 t 和 0 化成
相同的单位。初相 0 的变化范围一般为 0 。
5.2.3 相位、初相和相位差
3．相位差
两个相同变化快慢的正弦交流电的相位之差称为相位差，用表示。它表明了
两个正弦量到达最大值的先后差距。例如，当一个正弦交流电的电压和电流分别用下式表示时
Im ，Um ，Em ——表示电流、电压、电动势的最大值；
——表示电流、电压、电动势的角频率；
i0 ，u0 ，e0 ——表示电流、电压、电动势的初相。
5.3.1 解析式法
【例】已知一正弦交流电的电压为220 V，在t=0时的瞬时值为 110 2 V ，频率为50 Hz，试写出其交流电电压的解析表达式。
两个正弦交流电波形

交流电图象-代数法(函数图像)在物理解题中的应用(精品解析版)

专题05交流电图象（解析版）代数法（函数图像）在物理解题中的应用交流电函数t E e m π100sin =，t U u m π100sin =，t I i m π100sin =，所以e-t 图象，u-t 图象，i-t 图象，都是正弦函数图象或余弦函数图象。

1. t u -图象一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q 方；若该电阻接到正弦交变电源上，在一个周期内产生的热量为Q 正。

该电阻上电压的峰值为u 0，周期为T ，如图所示。

则Q 方: Q 正等于A ．1:2B ．2:1C ．1:2D ．2:1【解析】根据交流电有效值的概念Q 方T R u 20=，Q 正=R Tu ⋅20)2(，得Q 方: Q 正=2:1 【答案】16．D【点评】正弦交流电的有效值为2m U U =,而方波交流电的有效值0u U =，关于有效值，要从定义出发，不要死记硬背结论。

2.交流电的电动势与时间关系图象即t -e 图象在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图1所示，产生的交变电动势的图象如图2所示，则 A ．t =0.005s 时线框的磁通量变化率为零B ．t =0.01s 时线框平面与中性面重合C ．线框产生的交变电动势有效值为311VD ．线框产生的交变电动势的频率为100Hz【解析】由图2可知，该交变电动势瞬时值的表达式为tV e π100sin 311=。

当t =0.005s 时，瞬时值e =311V ，此时磁通量变化率最大，A 错误；当t =0.01s时，e =0，此时线框处于中性面位置，磁通量最大，磁通量的变化率为零，B 正确；正弦交变电流的有效值为E=E max /2=220V ，C 错误；交变电流的频率为f =1/T =ω/2π=50Hz ，D 错误。

【答案】：B【点评】本题考查交变电流的产生，读图与识图，图象与实际的关系。

本题是由图象求物理量。

3. 交流电的电压与时间关系图象即t -u 图象为保证用户电压稳定在220V ，变电所需适时进行调压，图甲为变压器示意图。

专题06电磁感应交流电中的图像(原卷版)

专题06 电磁感应、交流电中的图像目录一.电磁感应中的图像问题综述 (1)二.根据Bt图像的规律，选择Et图像、It图像 (1)三.根据线圈穿越磁场的规律，选择E t-图像、U t-图像、I t-图像或E－x图像、 (2)U－x图像和I－x图像 (2)四.根据自感、互感的规律，选择E t-图像、U t-图像、I t-图像 (4)五．借助图像分析电磁感应三定则一定律 (5)六．应用图像分析电磁感应的综合问题 (6)七．交流电的变化规律图像的应用 (8)A．B．C．D．【典例分析2】（2023·北京西城·统考二模）如图1所示，一闭合金属圆环处在垂直圆环平面的匀强磁场中．若磁感应强度B随时间t按如图2所示的规律变化，设图中磁感应强度垂直纸面向里的方向为正方向，环中感应电流沿顺时针方向为正方向，则环中电流随时间变化的图象是（）A．B．C．D．三.根据线圈穿越磁场的规律，选择E t-图像、U t-图像、I t-图像或E－x图像、U－x图像和I－x图像【分析要点】线框匀速穿过方向不同的磁场，在刚进入或刚出磁场时，线框的感应电流大小相等，方向相同．当线框从一种磁场进入另一种磁场时，此时有两边分别切割磁感线，产生的感应电动势正好是两者之和，根据E=BLv，求出每条边产生的感应电动势，得到总的感应电动势．由闭合电路欧姆定律求出线框中的感应电流，此类电磁感应中图象的问题，近几年高考中出现的较为频繁，解答的关键是要掌握法拉第电磁感应定律、欧姆定律、楞次定律、安培力公式等等知识，要知道当线框左右两边都切割磁感线时，两个感应电动势方向相同，是串联关系．【典例分析1】（2024上·四川攀枝花·高三统考期末）如图所示，在边长为2l的正三角形ABC区域内有垂直直面向外的匀强磁场，一边长为l的菱形单匝金属线框abcd的底边与BC在同一直线上，菱形线框的∠=。

使线框保持恒定的速度沿平行于BC方向匀速穿过磁场区域。

高三物理交流电图象试题答案及解析

高三物理交流电图象试题答案及解析1.如图甲所示，理想变压器原副线圈的匝数比为10:1，b是原线圈的中心抽头，图中电表均为理想的交流电表，定值电阻R=10Ω，其余电阻均不计．从某时刻开始在原线圈c、d两端加上如图乙所示的交变电压。

则下列说法中正确的有A．当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为31.1VB．当单刀双掷开关与b连接且在0.01s时，电流表示数为2.2AC．当单刀双掷开关由a拨向b时，副线圈输出电压的频率变为25HzD．当单刀双掷开关由a拨向b时，原线圈的输入功率变大【答案】D【解析】由图象可知，电压的最大值为311V，交流电的周期为，所以交流电的频率为；当单刀双掷开关由a拨向b时，变压器不会改变电流的频率，所以副线圈输出电压的频率为；当单刀双掷开关由a拨向b时，根据变压比公式，输出电压减小，故输出电流减小，故输入电流也减小；故A错误，C错误；当单刀双掷开关与a连接时，R减小时副线圈电流增加，故原线圈的电流也增加；故B错误；交流电的有效值为220V，根据电压与匝数程正比可知，当单刀双掷开关与a连接时，副线圈电压为44V；故D正确；【考点】考查了交流电图像，理想变压器2.理想变压器原、副线圈的匝数比为10:1，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器R的滑片．下列说法正确的是 ( )A．副线圈输出电压的频率为100 HzB．理想交流电压表的示数为31.1 VC．P向下移动时，变压器原、副线圈中电流都变大D．P向上移动时，变压器的输出功率增大【答案】 C【解析】由图象可知，交流电的周期为0.02s，所以交流电的频率为50Hz，所以A错误；原线圈的电压的有效值为220V，根据电压与匝数成正比可知，所以副线圈的电压的有效值即电压表的示数为22V，B错误；P下移，R变小，原副线的电流都变大，故C正确；P向上移动时R变大，而电压不变，故功率减小，故D错误。

【考点】变压器的构造和原理3.如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为4：1，交流电压表、电流表均为理想电表，原线圈接入图乙所示的正弦交流电，图中Rt为热敏电阻（温度升高时其电阻减小），R定值电阻。

专题26 交变电流的图像问题(解析版)

专题二十六交变电流的图像问题基本知识点1．交变电流的图象物理意义：描述交变电流（电动势e 、电流i 、电压u ）随时间t （或角度t ）变化的规律。

2．正弦式交变电流的图像3．几种不同类型的交变电流4．重要知识点(1)物理学中，正弦交变电流与余弦交变电流统称为正弦式交变电流，简称正弦式电流。

(2)因e ∝ΔΦΔt，故Φ -t 图象与e -t 图象互余。

(3)确定正弦式交变电流的瞬时值表达式需要解决三个问题：①交变电流的最大值；②产生交变电流的线圈转动的角速度；③线圈的计时位置。

(4)线圈转动一周两次经过中性面，因此一个周期内交变电流方向改变两次。

例题分析一、正弦式交变电流的判断例1 下列方法中能够产生正弦式交变电流的是( )(对应训练)如图所示的图象中表示交变电流的是( )二、交变电流图像的物理量例2 一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的交变电动势的图像如图所示，则( )A ．交流电的频率是4π HzB ．当t ＝0时，线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大C ．当t ＝π s 时，e 有最大值D ．t ＝32π s 时，e ＝－10 V 最小，磁通量变化率最小 (对应训练)一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴匀速转动，线圈中的感应电动势e 随时间t 变化的规律如图所示，则下列说法正确的是( )A．图像是从线圈平面位于中性面开始计时的B．t2时刻穿过线圈的磁通量为零C．t2时刻穿过线圈的磁通量的变化率为零D．感应电动势e的方向变化时，穿过线圈的磁通量的方向也变化三、交变电流的图像求法例3如图所示，虚线OO′的左边存在着方向垂直于纸面向里的匀强磁场，右边没有磁场．单匝矩形线圈abcd的对称轴恰与磁场右边界重合，线圈平面与磁场垂直．线圈沿图示方向绕OO′轴以角速度ω匀速转动(即ab边先向纸外、cd边先向纸里转动)，规定沿a→b →c→d→a方向为感应电流的正方向．若从图示位置开始计时，图中四个图象能正确表示线圈内感应电流i随时间t变化规律的是()(对应训练一)为了研究交流电的产生过程，小张同学设计了如下实验构思方案：第一次将单匝矩形线圈放在匀强磁场中，线圈绕转轴OO′按图甲所示方向匀速转动(ab向纸外，cd向纸内)，并从图示位置开始计时，此时产生的交流电如图乙所示。

《电工基础》(劳动版第四版)43 §5—1 单相交流电的基本概念(产生、解析式、图像)

文化理论课教案7.5.1-10-j-01：【组织教学】1. 起立，师生互相问好2. 坐下，清点人数，指出和纠正存在问题【导入新课】我们已经学习了直流电和直流电路的有关计算，现在我们来学习交流电及交流电路的有关计算。

什么是交流电，它与直流电有什么不同呢？学了本课，我们回答这些问题。

【讲授新课】第五章单相交流电路 §5－1 交流电的基本概念一、什么交流电恒稳直流电：大小和方向不随时间变化的电流、电压、电动势的总称，常简称为直流电。

脉动直流电：大小随时间有些变化而方向不变的电流、电压、电动势的总称。

交流电：大小和方向都随时间作周期性变化的电流、电压、电动势的总称。

正弦交流电：按正弦函数规律变化的交流电。

交流电流、电压、电动势的其数学表达式分别为：0sin()sin()sin()m i m u m i I t u E t e E t ωϕωϕωϕ=+=+=+ 通过交流电的电路叫交流电路，通过正弦交流电的电路正弦交流电路。

电路中的电源如果只有单个交流电动势，这样的电路叫单相交流电路；电路中的电源如果有三个交流电动势，这样的电路叫三相交流电路。

二、正弦交流电的产生正弦交流电是正弦交流发电机产生的，图5—1是正弦交流发电机原理图。

正弦交流发电机的主要部分是线圈和磁极线圈：多用铜线绕成矩形，有许多匝，匝数越多，产生的感应电动势越大。

磁极：至少一对，多的达40对以上。

磁极对数越多的发电机，产生的交流电的变化速度越快。

图示发电机的磁极对数为一对。

磁极特制成：①磁极中线面的磁感应强度最强，为m B ；电枢表面上其他位置的磁感应强度按正弦函数规律变化：若线圈平面与磁极中性面的夹角为α，则线圈导体所处的磁感应强度为sin m B B α=。

②磁感应强度方向与导体的运动方向垂直，即v B ⊥。

设线圈的有效长度为l ，线圈平面以角速度为ω逆时针方向旋转，与磁极中性面夹角为α，从a 指向d 的电动电动势为正，从d 指向a 的电动电动势为负，则线圈产生的感应电动势的大小为：sin()sin sin90sin sin m m m e Blv v B B l v B lv E ααα==== ，式中，m m E B lv =，表示交流电动势的最大值。

交流电

例一只氖管的起辉电压与交流电 u=50sin314t (V)的有效值相等，若将此交流电接到上述氖管的两极，求氖管两次发光持续的时间t 及1s内发光的次数。解：在一个周期内，起辉时刻t=t1时，则 314t1=p/4 及314t1=3p/4 ，得 t1=1/400 (s) 及 t1=3/400 (s) 发光时间 t=t2 －t1= 1/200 (s) 一周内发光2次，1s内有1/T个周期，1s内发光次数n=2· 1/T=100次/s
二、电磁场与电磁波
1.电磁场（1）(英)麦克斯韦(1865)建立了完整的电磁场理论，预言了电磁波的存在。后来赫兹(1887)通过实验验证电磁波的存在。同时测定电磁波的波长、频率、证实电磁波的波速等于光速 c=3.00×108m/s。
（2）、电磁场理论：变化的磁场在其周围空间产生的电场变化的电场在其周围空间产生的磁场
3.电容器C 实验现象：接直流时，灯不亮，接交流时，灯泡亮了。表明：直流电不能通过电容器，而交变电流能“通过”电容器，“隔直流，通交流” *电容器对交变电流有阻碍作用：容抗
1 1 XC (Ω) 2p fC w C
直流电 f = 0，容抗Xc=∞，交流f 越大Xc越小原因：电容大,一次充电量大；频率高单位时间内充电次数多，所以电流大，容抗小。
4.常见的变压器
(1)自耦变压器
(2)互感器电压互感器 (降压) 电流互感器 (升压)
5.远距离输电
为减少输电线上电能的损失，需高压输电. U线 I1 I4 I2 I3
U1
U2
r U 3
U用
关系：P1=P2 P2=P线+P3 P3=P4 I1U1= I2U2 I2= I3 I3U3= I4U4 U1 n1 U 3 n3 U2=U线+U3 U n

2 交流电的图象、感抗与容抗

第二单元交流电的图象、感抗与容抗基础知识一、.正弦交流电的图像1.任何物理规律的表达都可以有表达式和图像两种方法，交流电的变化除用瞬时值表达式外，也可以用图像来进行表述.其主要结构是横轴为时间t或角度θ，纵轴为感应电动势E、交流电压U或交流电流I.正弦交流电的电动势、电流、电压图像都是正弦(或余弦)曲线。

交变电流的变化在图象上能很直观地表示出来，例如右图所示可以判断出产生这交变电流的线圈是垂直于中性面位置时开始计时的，表达式应为 e =E m cosωt，图象中A、B、C时刻线圈的位置A、B为中性面，C为线圈平面平行于磁场方向。

2.在图像中可由纵轴读出交流电的最大值，由横轴读出交流电的周期或线圈转过的角度θ=ωt.3.由于穿过线圈的磁通量与产生的感应电动势随时间变化的函数关系是互余的，因此利用这个关系也可以讨论穿过线圈的磁通量等问题.二、电感和电容对交流电的作用电阻对交流电流和直流电流一样有阻碍作用，电流通过电阻时做功而产生热效应；电感对交流电流有阻碍作用，大小用感抗来表示，感抗的大小与电感线圈及交变电流的频率有关；电容对交流电流有阻碍作用，大小用容抗来表示，容抗的大小与电容及交变电流的频率有关。

1.电感对交变电流的阻碍作用在交流电路中，电感线圈除本身的电阻对电流有阻碍作用以外，由于自感现象，对电流起着阻碍作用。

如果线圈电阻很小，可忽略不计，那么此时电感对交变电流阻碍作用的大小，用感抗(X L)来表示。

由于交变电流大小和方向都在发生周期性变化，因而在通过电感线圈时，线圈上匀产生自感电动势，自感电动势总是阻碍交流电的变化。

又因为自感电动势的大小与自感系数(L)和电流的变化率有关，所以自感系数的大小和交变电流频率的高低决定了感抗的大小。

关系式为：X L=2πf L此式表明线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，电感对交变电流的作用就越大，感抗也就越大。

自感系数很大的线圈有通直流、阻交流的作用，自感系数较小的线圈有通低频、阻高频的作用.电感线圈又叫扼流圈，扼流圈有两种：一种是通直流、阻交流的低频扼流圈；另一种是通低频、阻高频的高频扼流圈。

3-2交变电流的描述(教学课件)——高中物理人教版(2019)选择性必修二

从而造成电能的损耗。
知识点:
交变电流的描述
1、交变电流的周期和频率
考点:
2、交变电流的“四值”问题
1、电流热效应计算有效值（重点)
①峰值（最大值）
2、求解焦耳热与电荷量
②瞬时值
③有效值
④平均值
3、电容与电感对交流电的作用（难点)
E=n
平均值
交变电流图象中图线与时间
ΔΦ
Δt
E
R+ r
ΔΦ
q= N
R+ r
I=
轴所围面积与时间比值
适用情况
(3)电气设备铭牌标注额定电压、额定电流
(4)保险丝的熔断电流
(1)某段时间内产生的平均感应电动势
(2)某段时间内产生感应电流的平均值
(3)某段时间内通过横截面的电荷量
练习、（多选）在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转动
(2)理解应用：
交变电流的有效值是根据电流的热效应定义的。
理解有效值重点在“等效”,“效果相同”在定义中体现为相同电阻、
相同时间、产生相同热量，交变电流与多大的恒定电流“效果”相同，
有效值就是多大。
交流电压表、电流表的读数
标注的额定电压和额
定电流是有效值
保险丝熔断电流
①交流用电设备上所标的额定电压和额定电流
是有效值；一般交流电表测量的数值是有效值。
②交变电流的数值在无特别说明时都指有效值。
凡涉及能量、电功以及电功率等物理量时均用有效
值,在确定保险丝的熔断电流时也用有效值
3、有效值的两种计算方法
(1)特殊值法：若按正(余)弦规律变化的交流电,可利用正弦式交变
电流的有效值与峰值间的关系求解,
Em

中职教育-《电工技术基础与技能》第5章正弦交流电.ppt

简单地讲，谐波分析就是对一个已知波形的信号，求出它所包含的各次谐波分量的最大值（振幅）和初相，并且写出各次谐波分量的表达式，最后将这些表达式相加。
实训项目用示波器观测交流电波形
1．认识示波器
显示屏
功能控制键区
插孔
1．认识示波器
CH15扩展
垂直输入方式
CH1垂直位移
CH2垂直位移
CH25扩展水平位移
L/O/G/O
5.1 正弦交流电的产生
前面讨论的电压和电流均为直流电，因为其大小和方向均不随时间变化。如果电压、电流的大小和方向都随时间在变化，我们就称为交流电。由交流电组成的电路称为交流电路。交流电的波形一般有正弦波、方波、三角波、锯齿波等，如图所示。
在交流电路中，若电流与电压的大小和方向是随时间按正弦规律变化的，由此产生的电流、电压就是正弦交流电。工程上常用的交流电也是指正弦交流电。
相位和初相的单位是弧度，但一般习惯用角度表示。计算时须将 t 和 0 化成
相同的单位。初相 0 的变化范围一般为剟0 。
5.2.3 相位、初相和相位差
3．相位差
两个相同变化快慢的正弦交流电的相位之差称为相位差，用表示。它表明了
两个正弦量到达最大值的先后差距。例如，当一个正弦交流电的电压和电流分别用下式表示时
u Um sin(t 1)
i Im sin(t 2 )
则u和i的相位差为
(t 1) (t 2 ) 1 2 正弦交流电的相位差等于其初始相位之差。它是一个常量，与计时起点即初相无关。
同相 0
（b）超前 0 （c）反相（d）正交
2
5.2.3 相位、初相和相位差
【例】已知加在某元件上的正弦交流电压为 u 311sin(314t 30°) V ，电流为 i 100sin(314t 60°) A ，求两者的相位差，并指出它们之间的关系。

交流电的产生及变化规律

交流电的产生、描述交流电的物理量学习目的：（1）了解交流电的产生原理（2）掌握正弦交流电的变化规律（3）理解瞬时值、最大值、有效值、周期、频率等概念一、几个概念1、交变电流：大小和方向随时间变化的电流叫交变电流，常见的交流电如下本章所涉及的将是最简单的交变电流，即正弦交流电—随时间按正弦规律变化的电流。

从微观上讲 i=nesv其中v为电荷的平均定向移动速率，可设想若v都随时间整齐地按正弦规律变化，即一起做简谐振动时，电路中将有正弦交变电流。

2、特点易于产生、输送、变压、整流，在生活中有广泛的应用，交流电路理论是电工和电子技术的理论基础。

∴交流电在电力工程、无线电技术和电磁测量中有极广泛的应用，在工程技术中所使用的交流电也是各式各样的。

它具有三大优点：变换容易、输送经济、控制方便，所以已经做为现代国民经济的主要动力。

在稳恒电流中，I—电流、U(ε)—电压（电动势），都是恒定值。

但在本章，i—电流、e—电动势、u—电压，都是瞬时值，因为它随时间而变，所以实际上是i(t)、e(t)、u(t)。

二、交流电的产生法拉第发现电磁感应定律的最重要的应用就是制成发电机1、发电机的组成磁极、线圈（电枢）旋转电枢：通过滑环、电刷通入外电路，一般产生的电压小于500V旋转磁极：比较常用，几千~几万V原理：利用线圈在磁场中绕某一固定轴转动，切割磁感线产生感应电动势，继而在闭合回路产生电流机械能→电能2、交流电的产生矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，角速度ω一定。

其中ab、cd边切割磁感线，且ab、cd始终与速度v垂直，从切割效果看总是两个电源串联，其俯视图为：第一象限：方向—abcda(磁通量Φ减少)大小：e=2NB vsinθ=2NB ω sinωt=NBωSsinωt第二象限：方向—abcda(磁通量Φ增加)大小：e=2NB vsinθ=2NB ω sin(π-ωt)=NBωSsinωt依次类推：可得其它象限的情况总之，e=NBωSsinωt=εm sinωt 与轴的位置无关①大小为NBωSsinωt②方向取决于角度ωt0<ωt<π e>0π<ωt<2π e<0线圈每经过中性面一次，电流方向改变一次；线圈旋转一周，电流方向改变两次③εm=NBωS为感应电动势的最大值④当线圈与中性面重合时，磁通量Φ最大，感应电动势最小，磁力矩最小当线圈与中性面垂直时，磁通量Φ最小，感应电动势最大，磁力矩最大三、交流电的变化规律1、几个表达式瞬时值 e i u最大值εm I m U m若外电阻为R，电动机内阻为r，则2、图象四、描述交流电的物理量在稳恒电流里用两个物理量（I、U）就能描述电路的情况，但在交流电路里，由于电流的大小、方向都在随时间做周期性的变化，所以要描述它们的物理量就要多一些。

物理-交流电

1 Z 1 1 C , I U 2 L R 得 Z。
2
2
2
令 5．2．4、交流电功率在交流电中电流、电压队随时间而变，因此电流和电压的乘积所表示的功率也将随时间而变。跟交流电功率有关的概念有：瞬时功率、有功功率、视在功率（又叫做总功率）、无功功率、以及功率因素。 a ．瞬时功率时间而变。
u U m sin t
电流的瞬时值 I 与 U、R 三者关系仍遵循欧姆定律。
u um sin t R R I U m / R ，它们的有效值同样也满电流最大值 m i
足
u
i
u
i
T 2
U I R
在纯电阻电路中，u、i 变化步调是一致的，即它们是同相，图 5-2-2 甲表示电流、电压随时间变化的步调一致特性。图乙是用旋转矢量法来表示纯电阻电路电流与电压相位关系。（2）纯电感电路
Pt 。由瞬时电流和电压的乘积所表示的功率。 Pt
ut U m sint 。
it ut ，它随
在任意电路中， i 与 u 之间存在相位差
Pt iu I m sin t U m sint I eff U eff cos cos2t
表示。如果交流电的频率相同，相差就
10 20 ，
(t 10 ) (t 20 )
这时相差是恒定的，不随时间而改变。两个频率相同的交流电，它们变化的步调是否一致要由相差这两个交流电称做同相位；如果
180
来决定。 0 ，如果
，我
10 20
。
，这两个交流电称为反相位；若
们说交流电 1 比 2 相位超前，或说交流电 5．1．3、交流电的旋转矢量表示法

高二物理交流电图象试题

高二物理交流电图象试题1.图甲左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中R＝55Ω，两电表为理想电流表和电压表，变压器原副线圈匝数比为n1:n2=2:1，若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压。

求：（1）交流电压的函数表达式；（2）电流表的示数I。

【答案】（1）（2）I=2A【解析】（1）由交流电规律可知，①②联立①②代入图中数据可得，③（2）根据理想变压器特点和欧姆定律有：………………④………………⑤联解④⑤代入图乙中数据得：I=2A ………………⑥【考点】考查了理想变压器，交流电图像2.如下图所示图象中不属于交流电的有()【答案】D【解析】交流电是指电流的方向要规律性发生改变的电流，而D中的电流方向均是正的，朝一个方向，只是大小发生了变化，故它是属于交流电，选D。

A、B、C中的电流方向有时正，有时负，且呈规律性的变化，故它们都是交流电。

【考点】形成交流电的条件。

3.如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是( ) A．在图中t = 0时刻穿过线圈的磁通量均为零B．线圈先后两次转速之比为3:2C．交流电a的有效值为VD．交流电b的最大值为8V【答案】 CD【解析】根据交流电的图象可知，在t＝0时，交流电压的瞬时值为0，线圈平面位于中性面，根据法拉第电磁感应定律可知，此时穿过线圈的磁通变化率为0，穿过线圈的磁通量应为最大，故选项A错误；两图线的周期之比为：Ta ∶Tb＝4∶3，根据转速与周期的关系可知，线圈先后两次转速之比为na ∶nb＝Tb∶Ta＝3∶4，故选项B错误；交流电a的峰值为Ema＝6V，因此其有效值为：E＝＝V，故选项C正确，根据正弦式交变电流瞬时值的表达式e＝NBSωsinωt可知，交流电a和b的峰值之比为：Ema ∶Emb＝ωa∶ωb＝Tb∶Ta＝3∶4，所以Emb＝8V，故选项D正确。

正弦交流电的产生说课课件

发电机、变压器和电子设备等都可以产生正弦交流电。
重要性
正弦交流电的产生原理对于理解电力系统的运行和维护具有重要意义。
教学目标
知识目标
情感态度与价值观
掌握正弦交流电的产生原理、特点和应用。
培养学生对电力系统的兴趣，提高其科学素养。
能力目标
能够分析正弦交流电的产生过程，解决相关问题。
02 正弦交流电的基本概念
正弦交流电的波形是一条正弦曲线，形状类似于正弦函数的图像。
波形周期表示正弦交流电变化一次所需的时间，周期用T表示，单位是秒。
波形以横轴为时间，纵轴为电流或电压值，随着时间的推移，电流或电压值会以正弦曲线的形式周期性地变化。
波形频率表示正弦交流电每秒钟变化的次数，频率用f表示，单位是赫兹（Hz）。
等信息。
02 03
参数影响
通过改变变压器和电容、电感等元件的参数，可以研究不同参数对正弦交流电波形的影响。例如，改变频率可以观察波形变化；改变相位可以观察相位差对波形的影响。
实际应用
通过实验，可以了解正弦交流电在实际生活中的应用，如电力传输、电机控制等。同时，也可以了解如何通过电路设计来控制正弦交流电的参数，以满足不同需求。
正弦交流电的参数
峰值
正弦交流电在波形最高点的数值称为峰值，用大写字母表示
，如Imax、Umax等。
有效值
正弦交流电在一个周期内的平均值称为有效值，用小写字母表示，如I、U等。
相位
正弦交流电的相位表示电流或电压在时间上的相对位置，通常用角度表示。
角频率
正弦交流电的角频率表示单位时间内变化的相位，用希腊字母ω
设备提供动力。
正弦交流电的应用前景

第2课交流电的描述(课件)高二物理(人教版2019选择性必修第二册)

有效值
E = Em /
2
(1)电流热效应相关量(如功、功率、热量)
跟交变电流的热效应等效的
U = Um /
2
(2)交流电表（电压表、电流表）的测量值
恒定电流值、电压值
I = Im /
2
正弦式交变电流
ΔΦ
E=n
Δt
平均值
交变电流图象中图线与时间
轴所围面积与时间比值
E
R+ r
ΔΦ
q= N
R+ r
I=
(3)电气设备铭牌标注额定电压、额定电流
３.最大值（峰值）： Em
Um Ｉ m
Em NBS
交变电流的峰值是交变电流在一个周期内所能达到的最大数值，可以用来表示交流
电的电流或电压变化幅度。
e=Emsinωt
i=Imsinωt
u=umsinωt
峰值
Em ＝NωBS
Im
Em NBSw

R总
R总
Um ＝ Im R外
耐压值（最大值）
一、描述交流电的物理量：
A．R两端电压瞬时值的表达式为 uR 2U sin t
B．理想电流表的示数为
C．从
π
2
I
2 NBS
2( R r )
到 3π 的时间内，穿过线圈平面磁通量的变化量为零
2
D．若ω=100π rad/s，通过R的电流每秒钟方向改变50次
牛刀小试
6．如图所示为一电流通过一电子元件后的波形图（曲线部分为正弦交流电的一部分）
怎样求一般交流电的有效值
通过大小相
同电阻R
交流
恒定电流ＩＵ
在交流电的
一个周期内