(完整版)交变电流
认识交变电流第二节交变电流的描述
根据欧姆定律，纯电阻电路中的电流 大小与电压成正比，而与频率无关。
电感对交变电流阻碍作用
1 2
感抗
电感对交变电流具有阻碍作用，这种阻碍作用称 为感抗。感抗的大小与电感量L和交变电流的频 率f成正比。
电流滞后电压90度
在电感电路中，交变电流的电流相位滞后于电压 相位90度。
3
储存磁场能量
电感在交变电流作用下会储存磁场能量，并在电 流减小时释放能量。
合理配置用电设备
加强员工安全培训
企业应根据生产需要合理配置用电设备， 避免设备超负荷运行，降低能耗和生产成 本。
企业应加强对员工的用电安全培训，提高 员工的安全意识和操作技能，确保员工能 够正确使用和维护设备。
城市轨道交通系统供电方式选择
直流供电方式
城市轨道交通系统可采用直流供电方式，通过整流器将交流 电转换为直流电供给列车使用。这种方式具有简单、可靠、 维护方便等优点，但需要较大的整流设备和较多的电缆。
交流供电方式
城市轨道交通系统也可采用交流供电方式，直接通过变压器 将高压交流电降压后供给列车使用。这种方式具有节省电缆 、减少电能损耗等优点，但需要解决列车运行时产生的谐波 和无功补偿等问题。
06 总结回顾与拓展延伸
关键知识点总结回顾
交变电流的产生
通过交流发电机产生，其基本 原理是电磁感应。
交变电流的周期性变化
在使用电器时，要注意用电安 全，不要随意拆卸、修理电器
，避免发生触电事故。
企业生产线上设备用电管理规范
严格执行用电安全制度
定期进行设备检查和维护
企业应建立用电安全管理制度，明确各级 管理人员和操作人员的职责，确保用电安 全。
企业应定期对生产线上的设备进行检查和 维护，确保设备处于良好状态，避免因设 备故障引发事故。
（完整版）1交流电的产生及变化规律
（完整版）1交流电的产⽣及变化规律第⼗四章交变电流第⼀单元交流电的产⽣及变化规律基础知识⼀.交流电⼤⼩和⽅向都随时间作周期性变化的电流，叫做交变电流。
其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式电流，正弦式电流产⽣于在匀强电场中，绕垂直于磁场⽅向的轴匀速转动的线圈⾥，线圈每转动⼀周，感应电流的⽅向改变两次。
⼆?正弦交流电的变化规律线框在匀强磁场中匀速转动.1当从图12—2即中性⾯位置开始在匀强磁场中匀速转动时，线圈中产⽣的感应电动势随时间⽽变的函数是正弦函数：即 e= e m sin 3 t , i = I m sin w t3 t 是从该位置经t 时间线框转过的⾓度；3 t 也是线速度V 与磁感应强度B 的夹⾓；。
是线框⾯与中性⾯的夹⾓2. 当从图位置开始计时：贝y ： e= e m cos w t , i = I m COS 3 t3 t 是线框在时间t 转过的⾓度；是线框与磁感应强度B 的夹⾓；此时V 、B 间夹⾓为(n /2 ⼀3 t ).3.对于单匝矩形线圈来说E m =2Blv=BS 3；对于n匝⾯积为S 的线圈来说E m =nBS 3。
对于总电阻为 R的闭合电路来说1 = E m im =R三.⼏个物理量1. 中性⾯：如图所⽰的位置为中性⾯，对它进⾏以下说明：(1) 此位置过线框的磁通量最多. (2)此位置磁通量的变化率为零.所以 e= e m sin 3 t=0, i= I m sin 3 t=0(3)此位置是电流⽅向发⽣变化的位置，具体对应图中的t 2,t 4时刻，因⽽交流电完成⼀次全变化中线框两次过中性⾯，电流的⽅向改变两次，频率为 50Hz 的交流电每秒⽅向改变 100次.2. 交流电的最⼤值：e m = B 3 S当为 N 匝时 e m = NB 3 S(1)3是匀速转动的⾓速度，其单位⼀定为弧度/秒，n ad/s(注意rad 是radian 的缩写，round/s 为每秒转数，单词round 是圆，回合).(2) 最⼤值对应的位置与中性⾯垂直，即线框⾯与磁感应强度 (3) 最⼤值对应图中的t 1、t 2时刻，每周中出现两次.3. 瞬时值e= e m sin 3 t , i = I m s in ? t 代⼊时间即可求出. 不过写瞬时值时，不要忘记写单位，如e m =220 .2 V ,3 =100 n,贝y e=220 - 2 si n100 n tV，不可忘记写伏，电流同样如此.4. 有效值：为了度量交流电做功情况⼈们引⼊有效值，它是根据电流的热效应⽽定的.就是分别⽤交流电，直流电通过相同阻值的电阻，在相同时间内产⽣的热量相同，则直流电的值为交流电的有效值. (1) 有效值跟最⼤值的关系& m = 2U 有效，l m = 2 I 有效伏特表与安培表读数为有效值. ⽤电器铭牌上标明的电压、电流值是指有效值.5.周期与频率：交流电完成⼀次全变化的时间为周期； 1/秒为赫兹（Hz ）. 规律⽅法⼀、关于交流电的变化规律【例1】如图所⽰，匀强磁场的磁感应强度 (2) (3) 每秒钟完成全变化的次数叫交流电的频率. 单位 B=0 . 5T , 100匝，线圈电阻r = 1Q,线圈绕垂直与磁感线的对称轴/ S ,外电路电阻 R = 4 Q,求：转动过程中感应电动势的最⼤值. 由图⽰位置（线圈平⾯与磁感线平⾏）转过边长L=10cm 的正⽅形线圈 abed 共 OO /匀速转动，⾓速度为3= 2 n rad (1)(2)势. (3)(4) (5) (6) 由图⽰位置转过 600⾓时的过程中产⽣的平均感应电动势. 交流电电表的⽰数. 转动⼀周外⼒做的功. 1周期内通过R 的电量为多少？6 60°时的即时感应电动 O解析：（1）感应电动势的最⼤值，￡ m = NB 3 S = 100X 0. 5x 0. 12x 2 n V=3 . 14V 转过600时的瞬时感应电动势：e =￡ m cos60°=3. 14x 0. 5 V = 1. 通过600⾓过程中产⽣的平均感应电动势： "=N△①/△ t=2 . 6V —? R=型 4R r 2 (2) (3) (4) 电压表⽰数为外电路电压的有效值:U= x- =1. 5 (5) 转动⼀周所做的功等于电流产⽣的热量 W = Q =(；) 57 V 78 V ⼗ r ) ? T = 0. 99J （6） 1周期内通过电阻 R 的电量Q = I -1 T = - -T = N BSsin60°=6 6 R 6 T R r /6 0. 0866 C 【例2】磁铁在电器中有⼴泛的应⽤，如发电机，如图所⽰。
(完整版)交变电流习题和答案
交变电流1.处在匀强磁场中的矩形线圈abcd ，以恒定的角速度绕ab 边转动，磁场方向平行于纸面并与ab 垂直。
在t=0时刻，线圈平面与纸面重合（如图），线圈的cd 边离开纸面向外运动。
若规定由a →b →c →d →a 方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流I 随时间t 变化的图线是 （ ）2.一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势e 随时间t 的变化规律如图所示，下列说法中正确的是（ ）A ．t 1时刻通过线圈的磁通量为零B ．2时刻通过线圈的磁通量绝对值最大C ．t 3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D ．每当e 转换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大3．如图甲为电热毯的电路示意图。
电热毯接在u =311sin100πt （V ）的电源插座上。
电热毯被加热到一定程度后，由于装置P 的作用，使加在电热丝ab 两端的电压变为如图乙所示的波形，从而进入保温状态。
若电热丝电阻保持不变，此时图甲中交流电压表读出交流电的有效值是（ ）A ．156VB ．220VC ．311VD ．110V4．在交流电电路中，如果电源电动势的最大值不变，频率可以改变，在如图所示电路的a 、b 两点间逐次将图中的电路元件甲、乙、丙单独接入，当使交流电频率增加时，可以观察到下列论述的哪种情况（ ） A ．A 1读数不变，A 2增大，A 3减小 B ．A 1读数减小，A 2不变，A 3增大 C ．A 1读数增大，A 2不变，A 3减小 D ．A 1，A 2 ，A 3读数均不变tICtI Da bc dtI A tIB5．一矩形线圈，面积是0.05m 2，共100匝，线圈电阻为2Ω，外接电阻为R =8Ω，线圈在磁感应强度为π1=B T 的匀强磁场中以300r/min 的转速绕垂直于磁感线的轴匀速转动，如图所示，若从中性面开始计时，求：（1）线圈中感应电动势的瞬时值表达式。
（2）线圈从开始计时经1/30s 时，线圈中电流的瞬时值。
(完整版)交变电流 教学设计与教学反思
《交变电流》教学设计与教学反思甘肃陇西一中唐月有 748100一、教材分析交变电流知识对生产和生活关系密切，有广泛的应用，考虑到高中阶段只对交流电的产生、描述方法、基本规律作简要的介绍，这些知识是已学过的电磁感应的引伸，所以在教学过程中对开阔学生思路、提高能力是很有好处的.为了适应学生的接受能力，教材采取从感性到理性、从定性到定量逐渐深入的方法讲述这个问题.教材先用教具演示矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生交流电，以展示交流电是怎样产生的.并强调让学生观察教材图5．１－３所示线圈通过甲、乙、丙、丁四个特殊位置时，电流表指针变化的情况，分析电动势和电流方向的变化,这样学生就会对电动势和电流的变化情况有个大致的了解.然后让学生用右手定则独立分析线圈中电动势和电流的方向.这样能充分调动学生的积极性,培养学生的观察和分析能力。
关于交变电流的变化规律，教材利用上章学过的法拉第电磁感应定律引导学生进行推导，得出感应电动势的瞬时值和最大值的表达式,进而根据闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律推出电流与电压瞬时值与最大值的表达式。
二、教学目标1、知识与技能（1）知道什么是交变流电。
并理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面。
（2)掌握交变电流的变化规律，及表示方法.（3）理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义。
（4)知道几种常见的交变电流.如正弦式交变电流、锯齿形交变电流、矩形脉冲电流。
2、过程与方法（1）掌握描述物理量的三种基本方法（文字法、公式法、图象法）。
（2）培养学生观察能力，空间想象能力以及将立体图转化为平面图形的能力。
（3）培养学生运用数学知识解决处理物理问题的能力.3、情感、态度与价值观目标结合实际情况培养学生理论联系实际的思想。
三、教学重点难点重点:1、交变电流产生的物理过程的分析。
2、交变电流的变化规律的图象描述。
难点：１、交变电流的变化规律及应用。
２、图象与实际发动机转动时的一一对应关系的理解。
交变电流 课件
2．峰值 (1)由 e＝NBSωsin ωt 可知，电动势的峰值 Em＝NBSω. (2)交变电动势的最大值，由线圈匝数 N、磁感应强度 B、转动角速度 ω 及线圈 面积 S 决定，与线圈的形状无关，与转轴的位置无关，但转轴必须垂直于磁场， 因此如图 5-1-6 所示几种情况，若 N、B、S、ω 相同，则电动势的最大值相同．
交变电流
一、交变电流及其产生 1．交变电流 (1)交变电流：大小和方向都随时间做周周期期性性变化的电流，简称交流． (2)直流：方方向向 不随时间变化的电流．大小和方向都不随时间变化的电流称为恒 定电流．
2．交变电流的产生 (1)产生条件：在匀强磁场中，矩形线圈绕垂垂直直于磁场方向的轴匀速转动． (2)过程分析(如图 5-1-1 所示)：
图 5-1-1
(3)中性面：线圈在磁场中转动的过程中，线圈平面与磁场垂直 时所在的平面．
二、交变电流的变化规律
1．从两个特殊位置开始计时瞬时值的表达式
从中性面位置开始计时 从与中性面垂直的位置开始计时
磁通量 感应电动势
电压
Φ＝Φmcos ωt＝BScos ωt e＝Emsin ωt＝NBSωsin ωt u＝Umsin ωt＝RRN＋BSrωsin ωt
图 5-1-9
2．交变电流图象的应用 从图象中可以解读到以下信息： (1)交变电流的最大值 Im、Em、周期 T. (2)因线圈在中性面时感应电动势、感应电流均为零，磁通量最大，所以可确定 线圈位于中性面的时刻． (3)找出线圈平行于磁感线的时刻． (4)判断线圈中磁通量的变化情况． (5)分析判断 e、i、u 随时间的变化规律．
Φ＝Φmsin ωt＝BSsin ωt e＝Emcos ωt＝NBSωcos ωt u＝Umcos ωt＝RRN＋BSrωcos ωt
(完整版)几种常见的交变电流的有效值和平均值
几种常见的交变电流的有效值和平均值的计算湖北省襄樊市第一中学（441000）赵兴华高中物理第二册（实验修订本）《交变电流》一章中列举了几种常见交变电流，即：正弦交变电流、锯齿波电流、矩形脉冲电流和尖脉冲电流。
交变电流的有效值和平均值是两个不同的概念，不少学生在解题中不能很好地区分，造成解题失误。
交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的，让交流电和直流电通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间里产生的热量相等，就把这一直流电的数值叫这一交流电的有效值；交变电流的平均值是指交变电流在一个周期内交流电的绝对值的平均值。
教材中只给出了正弦交变电流的有效值，没有给出其他几种交变电流的有效值，也没有给出平均值的大小。
笔者在这里给出它们供大家参考。
一、交变电流的有效值1、正弦交变电流的有效值方法一：设有一直流电和一正弦交流电，分别通过同样的电阻R ，经过时间T （T 为该交流电的周期）内产生的热量分别为：Q 直＝I 2RT ，Q 交＝P T ，则有： I ＝RP正弦交流电的瞬时功率： P ＝i 2R ＝t R I m ω22sin ＝)2cos 1(212t R I m ω-•＝t R I R I m m ω2cos 212122- 上式中第一项是不随时间变化的常量，第二项是按余弦变化的量，在一个周期内，第二项的平均值是零，故有：R I P m 221=可得： I ＝m m I IR P 707.02==方法二：用积分的方法对于I ＝I m sin t ω，通过阻值为R 的电阻在dt 时间里产生的热量dQ ，则有：dQ ＝i 2Rdt ＝（I m sin t ω）2Rdt在1个周期内，t=T ，R 产生的热量： Q ＝⎰Tm Rdt t I 02)sin (ω＝⎰-T m dt t R I 02)2sin 2121(ω＝RT I m 221而等效电流I 在相等的时间产生的热量也为Q ，则有：Q ＝I 2RT 所以正弦交变电流的有效值与最大值之间的关系为：I ＝m mI I 707.02=2、锯齿波电流的有效值：设有一锯齿波电流的最大值为I m ，周期是T ，且I m ＝2T k， 在半个周期内瞬时电流：i ＝kt在dt 时间里通过电阻R 上产生热量为： dQ ＝（kt ）2Rdt在t ＝T 时间通过电阻R 上产生热量为：Q ＝32022121RT k Rdt t k T=⎰故有：I 2＝3)2(12112122222mm I T T I T k == 即锯齿波电流的有效值与最大值之间的关系为：I ＝3mI3、矩形脉冲电流的有效值：（1）若有一矩形脉冲电流，正反向的电流值相等为I m ，且正反向通电时间相等，周期为T ，（如图所示）。
高中物理选修交变电流
电流大小和方向随时间变化，电荷移动速度也随时间变化， 适用于交流电源。
交变电流与脉冲电流的区别和联系
脉冲电流
电流在某一时刻突然增大或减小，持续时间短，通常由电子脉冲发生器产生 。
交变电流
电流大小和方向不断重复变化，持续时间较长，通常由交流电源产生。
交变电流与其它周期性电流的区别和联系
其它周期性电流
定义
通过列出交变电流随时间变化的表达式来描述其变化规律。
方法
根据瞬时表达式，列出相应的表达式，通过表达式呈现电流随时间变化的关 系。
相位法
定义
通过确定交变电流随时间变化所处的相位来描述其变化特点。
方法
根据瞬时表达式，确定相应的相位，通过相位呈现电流随时间变化的情况。
03
交变电流的传播和接收
交变电流的传播介质
可再生能源
随着全球对可再生能源需求的不断增加，交变电流技术在可再生能源领域的 应用前景广阔。例如，风力发电和太阳能发电等可再生能源系统需要使用交 变电流进行电力传输和分配。
交变电流对未来科技的影响
推动科技进步
交变电流技术的发展对未来科技的发展具有重要影响。例如，随着交变电流技术 的不断发展，将会催生更多与交变电流相关的科技领域，如超导技术、磁悬浮技 术等。
电动工具和家用电器
许多电动工具和家用电器，如电吹风、电冰箱、洗衣机等， 都使用交变电流作为动力源。
交变电流在工业上的应用
电动机
各种电动机，如交流异步电动机和交流同步电动机，都使用交变电流作为动 力源。
电力变压器
通过电力变压器将高压交变电流转换为低压交变电流，以满足不同设备的用 电需求。
交变电流在科技领域的应用
解析法
交变电流
交变电流一、交变电流1．交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的电流，称为交变电流，简称交流．2．直流：方向不随时间变化的电流称为直流．二、交变电流的产生1．在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈里产生的是交变电流．2．线圈平面垂直于磁感线时，线圈中的感应电流为零，这一位置叫中性面．线圈平面经过中性面时，感应电流方向就发生改变．线圈绕轴转一周经过中性面两次，因此感应电流方向改变三、交变电流的变化规律1．正弦式交变电流的瞬时值表达式i＝I m sinωt u＝U m sinωt e＝E m sinωt其中i、u、e分别表示电流、电压、电动势的瞬时值，I m、U m、E m分别表示电流、电压、电动势的最大值．2．正弦式交变电流的图象：（如右图）四. 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动两个特定位置的特点五、正弦交变电流瞬时值、峰值表达式的推导1．瞬时值表达式的推导设线圈从中性面起经时间t 转过角度θ，则θ＝ωt ，此时两边ab 、cd 速度方向与磁感线方向的夹角分别为ωt 和(180°－ωt )，如图所示，它们产生的感应电动势同向相加，整个线圈中的感应电动势为：e ＝BL ab v sin ωt ＋BL cd v sin(180°－ωt )＝2BL ab v sin ωt因为v ＝ω·L bc 2，代入上式中得e ＝BSωsin ωt N 匝线圈产生的总电动势：e ＝NBSωsin ωt2．峰值表达式由e ＝NBS ωsin ωt 可知，电动势的峰值E m ＝NBS ω＝N Φm ω，与线圈的形状及转轴位置无关．提醒：(1)瞬时值与开始计时的位置及线圈转动的时间有关．①若线圈从中性面开始计时，e ＝E m sin ωt .②若线圈从位于与中性面垂直的位置开始计时，e ＝E m cos ωt .练习：1.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势e －t 图象如图所示，则( )A ．t 1、t 3时刻线圈通过中性面B ．t 2、t 4时刻线圈中磁通量最大C ．t 1、t 3时刻线圈中磁通量变化率最大D ．t 2、t 4时刻线圈平面与中性面垂直2.如图所示是一多匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动所产生的感应电动势的图象，根据图象可知( )A ．此感应电动势的瞬时表达式为e ＝200sin0.02tB ．此感应电动势的瞬时表达式为e ＝200sin100πtC ．t ＝0.01 s 时，穿过线圈的磁通量为零D ．t ＝0.02 s 时，穿过线圈的磁通量的变化率最大3.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，所产生的交变电流的图象如图所示，下列说法中正确的是( )A ．在t 1时刻穿过线圈的磁通量达到峰值B ．在t 2时刻穿过线圈的磁通量达到峰值C．在t时刻穿过线圈的磁通量的变化率达到峰值D．在t4时刻穿过线圈的磁通量的变化率达到峰值4.一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图所示．则下列说法中正确的是()A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直B．t＝0.01 s时刻，Φ的变化率最大C．t＝0.02 s时刻，感应电动势达到最大D．该线圈转动的角速度为50π rad/s5.矩形线圈的匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图所示．下列结论正确的是()A．在t＝0.1 s和t＝0.3 s时，电动势最大B．在t＝0.2 s和t＝0.4 s时，电动势改变方向C．电动势的最大值是157 V D．在t＝0.4 s时，磁通量变化率最大，其值为3.14 Wb/s 6．线圈在匀强磁场中转动产生电动势e＝10sin20πt V，则下列说法正确的是()A．t＝0时，线圈平面位于中性面B．t＝0时，穿过线圈的磁通量最大C．t＝0时，导线切割磁感线的有效速率最大D．t＝0.4 s时，e有最大值10 2 V 7．如图甲所示，a、b为两个并排放置的共轴线圈，a中通有如图乙所示的交变电流，则下列判断错误的是()A．在t1到t2时间内，a、b相吸B．在t2到t3时间内，a、b相斥C．t1时刻两线圈间作用力为零D．t2时刻两线圈间吸引力最大8.有一个正方形线圈的匝数为10匝，边长为20 cm，线圈总电阻为1 Ω，线圈绕OO′轴以10πrad/s的角速度匀速转动，如图，匀强磁场的磁感应强度为0.5 T，问：(1)该线圈产生的交变电流电动势的峰值、电流的峰值分别是多少？(2)写出感应电动势随时间变化的表达式．(3)线圈从图示位置转过60°时，感应电动势的瞬时值是多大？9.如图所示，匀强磁场的磁感应强度B＝0.1 T，所用矩形线圈总电阻为R＝100 Ω，线圈的匝数n＝100，边长lab＝0.2 m，lbc＝0.5 m，以角速度ω＝100πrad/s绕OO′轴匀速转动，试求当线圈平面从图示位置(与中性面垂直)转过90°的过程中：(1)线圈中的平均电动势．(2)通过线圈某一截面的电荷量10.如图所示，线圈的面积是0.05 m 2，共100匝，线圈电阻为1 Ω，外接电阻R ＝9 Ω，匀强磁场的磁感应强度为B ＝1πT ，当线圈以300 r/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值表达式．(2)线圈转了130s 时电动势的瞬时值多大？ (3)电路中流过电阻R 的电流的峰值是多少？练习：1．一只低压教学电源输出的交变电压瞬时值u ＝102sin314 t V ，关于该电源的规格和使用，以下说法正确的是( )A ．这只电源可以使“10 V 2 W”的灯泡正常发光B ．这只电源的交变电压的周期是314 sC ．这只电源在t ＝0.01 s 时电压达到最大值D ．“10 V 2μF ”电容器不能接在这只电源上2.一正弦交变电流的电压随时间变化的规律如图所示．由图可知( )A ．该交变电流的电压瞬时值的表达式为u ＝100 sin25t VB ．该交变电流的频率为25 HzC ．该交变电流的电压的有效值为100 2 VD ．若将该交流电压加在阻值R ＝100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率为50 W3.(2009年高考福建理综卷)一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示．已知发电机线圈内阻为5.0 Ω,现外接一只电阻为95.0 Ω的灯泡，如图乙所示，则（ )A ．电压表V 的示数为220 VB ．电路中的电流方向每秒钟改变50次C ．灯泡实际消耗的功率为484 WD ．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J4．下列说法中正确的是( )A ．交变电流在一个周期内电流方向改变两次B ．交变电流的有效值总是最大值的12C ．因为有效值表示交变电流产生的平均效果，所以有效值与平均值相同D ．若正弦交变电流的最大值是10 A ，则它的最小值是－10 A5．两个完全相同的电热器分别通过如图甲和乙所示的电流最大值相等的方波交变电流和正弦式电流，则这两个电热器功率P a 、P b 之比为( )A ．1∶1B ．2∶1C ．1∶2D ．4∶17.如图所示，一交流发电机的线圈在匀强6．把一只电热器接在100 V 的直流电源上，在t 时间内产生的热量为Q ，若将它分别接到u 1＝100sin ωt V 和u 2＝50sin2ωt V 的交流电源上，仍要产生Q 的热量，所需时间分别是( )A ．t,2tB ．2t,8tC ．2t,2tD ．t,4t磁场中匀速转动，线圈匝数N ＝100，线圈电阻r ＝3 Ω，ab ＝cd ＝0.5 m ，bc ＝ad ＝0.4 m ，磁感应强度B ＝0.5 T ，电阻R ＝311 Ω，当线圈以n ＝300 r/min 的转速匀速转动时．求：(1)感应电动势的最大值；(2)t ＝0时线圈在图示位置，写出此交变电流电动势瞬时值表达式；(3)此电压表的示数是多少．8.如图所示，线圈abcd 的面积是0.05 m 2，共100匝，线圈电阻为1 Ω，外接电阻R ＝9 Ω，匀强磁场的磁感应强度为B ＝1πT ，当线圈以300 r/min 的转速匀速转动时，求：(1)转动中感应电动势的最大值和有效值．(2)电路中交流电压表和电流表的示数．(3)线圈从图示位置转过90°的过程中通过电阻R 的电量。
第五章交变电流
Im=Em/R=400÷2000=0.2A
电流瞬时值的表达式为：
i=ImsinWt=0.2sin314t
4、 一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电动势 的最大值为311V，线圈在磁场中转动的角速度 100πrad/s。 （1）写出感应电动势的瞬时值表达式。 （2）若该发电机只与含电阻的负载组成闭合电路，电 路的 总电阻为100Ω，试写出通过负载的电流强度的瞬 时表达式，在t=1/120s时电流强度的瞬时值为多少？
（2）大小变化规律----按正弦规律变化：（能画出瞬时线速度分 解图） e=Emsinωt Em=NBSω叫电动势的最大值（峰值）
i=Imsinωt Im=Em/R+r 叫电流的最大值（峰值）
u=Umsinωt Um=ImR 叫电压的最大值（峰值）
电流通过R时： ui R ， UmImR.
三、课堂练习
（2）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.线圈平行与磁感线时，φ=0,△φ/△t最大，感应电 动势最大。
三、交变电流的变化规律
以线圈经过中性面开始计时，切割边L1，另一边L2,推
导任意时刻t线圈中的感应电动势（演示 ）
e2N1 B vsL in t
第五章交变电流
一、交变电流的概念
1、直流电流(DC) 方向不随时间变化的电流
2、交变电流(AC) 大小和方向都随时间做周期性变化的电流
交变电流可以变成直流！
交变电流是如何产生的呢？
做一做
二、交变电流的产生
1、线圈在匀强磁场中绕垂直于
磁场的轴匀速转动
2、过程分析
（1）在线圈转动的过程中，那些边会产生感应电动势？
5_1 交变电流(原卷板)
5.1交变电流【基础知识梳理】知识点01 交变电流1．交变电流：大小和方向随时间做周期性变化的电流叫交变电流，简称交流．2．直流：方向不随时间变化的电流称为直流．3．正弦式交变电流：按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流，简称正弦式电流．知识点02 交变电流的产生闭合线圈置于匀强磁场中，并绕垂直于磁场方向的轴匀速转动．知识点03 交变电流的变化规律1．中性面(1)中性面：与磁感线垂直的平面．(2)当线圈平面位于中性面时，线圈中的磁通量最大，线圈中的电流为零，且线圈平面经过中性面时，电流方向就发生改变，故线圈转动一周电流方向改变两次．2．从中性面开始计时，线圈中产生的电动势的瞬时值表达式：e＝Em sin ωt，Em叫做电动势的峰值．【实例】交变电流的产生假定线圈绕OO′轴沿逆时针方向匀速转动，如图1甲至丁所示，则：图1(1)线圈转动一周的过程中，线圈中的电流方向的变化情况．(2)线圈转动过程中，当产生的感应电流有最大值和最小值时线圈分别在什么位置？答案(1)转动过程电流方向甲→乙B→A→D→C乙→丙B→A→D→C丙→丁A→B→C→D丁→甲A→B→C→D(2)线圈转到乙或丁位置时线圈中的电流最大．线圈转到甲或丙位置时线圈中电流最小，为零，此时线圈所处的平面称为中性面．【补充】两个特殊位置1．中性面位置(S⊥B，如图1中的甲、丙)线圈平面与磁场垂直的位置，此时Φ最大，ΔΦΔt为0，e为0，i为0.线圈经过中性面时，电流方向发生改变，线圈转一圈电流方向改变两次．2．垂直中性面位置(S∥B，如图1中的乙、丁)此时Φ为0，ΔΦΔt最大，e最大，i最大．【实例】如图2所示，线圈平面绕bc边的中点从中性面开始转动，角速度为ω.经过时间t，线圈转过的角度是ωt，ab边的线速度v的方向跟磁感线方向间的夹角也等于ωt.设ab边长为L1，bc边长为L2，线圈面积S＝L1L2，磁感应强度为B，则：图2(1)ab边产生的感应电动势为多大？(2)整个线圈中的感应电动势为多大？(3)若线圈有n匝，则整个线圈的感应电动势为多大？答案(1)eab ＝BL1vsin ωt＝BL1L2ω2sin ωt＝12BL1L2ωsin ωt＝12BSωsin ωt.(2)整个线圈中的感应电动势由ab和cd两边产生的感应电动势组成，且eab ＝ecd，所以e总＝eab＋ecd＝BSωsin ωt.(3)若线圈有n匝，则相当于n个完全相同的电源串联，所以e＝nBSωsin ωt. 【补充】1．峰值表达式E m ＝nBSω，Im＝EmR＋r＝nBSωR＋r，Um＝ImR＝nBSωRR＋r说明电动势峰值Em＝nBSω由线圈匝数n、磁感应强度B、转动角速度ω和线圈面积S共同决定，与线圈的形状无关，与转轴的位置无关．如图3所示的几种情况中，如果n、B、ω、S均相同，则感应电动势的峰值均相同．图32．正弦交变电流的瞬时值表达式(1)从中性面位置开始计时e＝Em sin ωt，i＝Imsin ωt，u＝Umsin ωt.(2)从与中性面垂直的位置开始计时e＝Em cos ωt，i＝Imcos ωt，u＝Umcos ωt.【总结】确定正弦式电流电动势瞬时值表达式的基本方法1．确定线圈转动从哪个位置开始计时，以确定瞬时值表达式是按正弦规律变化还是按余弦规律变化．2．确定线圈转动的角速度．3．确定感应电动势的峰值Em＝nBSω.4．写出瞬时值表达式e＝Em sin ωt或e＝Emcos ωt.知识点04 交变电流的图象如图4甲、乙所示，从图象中可以得到以下信息：图4(1)交变电流的峰值Em 、Im和周期T.(2)两个特殊值对应的位置：①e＝0(或i＝0)时：线圈位于中性面上，此时ΔΦΔt＝0，Φ最大．②e最大(或i最大)时：线圈平行于磁感线，此时ΔΦΔt最大，Φ＝0.(3)e、i大小和方向随时间的变化规律．【例题讲解】一、交变电流的理解1．对于如图所示的电流i随时间t做周期性变化的图象，下列说法中正确的是（）A．电流大小变化，方向不变，是直流电B．电流大小、方向都变化，是交流电C．电流的周期是0.2s，最大值是0.2AD．电流做周期性变化，是交流电2．某实验装置如图所示，在铁芯P上绕着两个线圈A和B。
交变电流课件
2.理想变压器原副线圈的端电压之 比等于这两个线圈的匝数之比
U1 n1 U 2 n2
n2 >n1 U2>U1 -----变压器使电压升高，
升压变压器
n2 <n1 U2 <U1 -----变压器使电压降低，
降压变压器
3.电流与匝数的关系
理想变压器输出功率应等于输入功率
即: P出= P入 U1I1=U2I2
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
1.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。
I 2RT
1 2
I12 RT
1 2
I 22 RT
42
P1=4400(W)
U1=220(v) U2=n2U1/n1=2200(v)
I=P2/U2=P1/U2=4400/2200=2(A)
U3=U2-Ur=2200-I2r==2192(V) U用=U4=n4U3/n3=219.2(V)
Pr=I'2r=16(W)
P用=P1-Pr=4400-16==4384(W)
连入电路中，若灯泡L2、L3、L4均能正常发光，
则灯泡L1
（ A）
A、也能正常发光
B、较另三个灯暗些
C、将会烧坏
D、不能确定
若输入电压为U，则灯 泡的额定电压为多大？ 电源输入功率多大？
n1
n2
五、电能的输送
｛ 1.减少电压
功率损失
减小输电线的电阻 减小输电电流
U损=Ir P损=I2r
交变电流公式总结PPT
05
功率因数提高方法及意义
提高功率因数方法
选择高效电动机
01
采用高效电动机，可有效提高功率因数，降低无功功率消耗。
合理配置变压器
02
根据负载情况，选择容量和电压等级合适的变压器，避免“大
马拉小车”现象。
采用无功补偿装置
03
在系统中装设无功补偿装置，如并联电容器、静止无功补偿器
等，以吸收谐波、减少无功功率的流动。
在工厂中，通过采用高效电动机、合理配置变压器以及无功补偿装 置等措施，提高功率因数，降低能源消耗和运营成本。
电力系统
在电力系统中，通过提高功率因数来优化电网运行，减少线路损耗 和电压波动，提高供电质量。
智能家居
在智能家居系统中，通过对家用电器的智能控制和管理，实现功率因 数的优化，提高家庭用电效率。
纯电感电路特性分析
电流滞后电压90度
在纯电感电路中，电流相位滞后于电压相位90度。
储存磁场能量
电感元件能够储存磁场能量，并在电流变化时释放或吸收能量。
感抗与频率成正比
电感对交流电的阻碍作用称为感抗，感抗与频率成正比。
纯电容电路特性分析
电流超前电压90度
在纯电容电路中，电流相位超前于电压相位90度。
谐振现象在生活中的应用
收音机
音响设备
收音机的调谐就是利用串联谐振来接 收某一频率的电台广播。
音响设备中重低音喇叭的并联谐振， 也是利用谐振来使重低音更加强烈。
电力系统
在电力系统中，利用串联或并联谐振 可以提高线路的输电能力、改善电能 质量、提高系统的稳定性等。例如， 在高压输电线路上采用串联补偿装置 可以提高线路的输电能力；在电力系 统中采用静止无功补偿装置（SVC） 或静止同步补偿装置（STATCOM） 可以改善系统的无功平衡和电压稳定 性。
(完整版)交变电流典型习题(含答案)(最新整理)
16、某发电站采用高压输电输电。若输送的总功率为 P0，输电电压为 U，输电导线的总电阻为 R。则正确的是
() A．输电线上的电流 I U R
B．输电线上的电流 I P0 U
C．输电线上损失的功率 P ( P0 )2 R U
D．输电线上损失的功率 P U 2 R
17、某小型水电站的电能输送示意图如图 17 所示，发电机通过升压变压器 T1 和降压变压器 T2 向用户供电。已知
21、两只相同的白炽灯 L1 和 L2，分别与电容器 C 和电感线圈 L 串联，接在如图 21 所示的电路中。将 a、b 接在电
压最大值为 Um、频率为 f 的正弦交流电源 E1 两极之间时，两只灯泡都发光，且亮度相同。若更换一个新的正弦交流电
源 E2 后，灯 L2 的亮度高于灯 L1 的亮度。则新电源 E2 的电压最大值和频率可能是（ ）
C．P1 变小，P2 变小
D．P2 变大，P3 变大
19、两个相同的白炽灯泡 L1 和 L2 接到如图 20 所示的电路中，灯 L1 与电容器串联，灯 L2 与电感线圈串联。当 a、b
间处接电压最大值为 Um、频率为 f 的正弦交流电源时，两灯都发光，且亮度相同。更换一个新的正弦交流电源后，灯 L1
5、图 5（甲）为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴 OO′
匀速转动，线圈的匝数 n=100、电阻 r=10 ，线圈的两端经集流环与电阻 R 连接，电阻 R=90 Ω，与 R 并联的交流电压 表为理想电表。 在 t＝0 时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量随时间 t 按图 5（乙）所示正弦规
输电线的总电阻为 R ， 降压变压器 T2的原、副线圈匝数之比为 4∶1，降压变压器副线圈两端交变电压 u＝220sin100 tV ，降 压变压器的副线圈与阻值R0 11 的电阻组成闭合电路。若将变压器视为理想变压器，则下列说法中正确的是
(完整版)交变电流
演示：手摇发电机
ห้องสมุดไป่ตู้
观察 二极管 的发光情况 单向导电性
交替发光
通过二极管的电流方向是周期性变化的
线框中产生的感应电流方向是变化的
交流电和直流电
理解交流电和直流电的区别 了解家庭电路中的电流是交流电
交流电与直流电
交变电流： 大小和方向都随时间做周期性的变化.简称交流（AC）
直流电: 方向不随时间变化的电流（DC） 恒定电流：大小和方向不随时间变化的电流 各种电池供给的电流就是直流电
中性面和与中性面垂直的平面
整个单匝线框在中性面位置时产生的感应电流是多大?
AB，CD均不切割磁感线 故电流为0
交变电流的具体变化规律是怎样的？
任意时刻的感应电动势
掌握任意时刻交流电电动势的表达式 能够区分一个表达式代表的线圈初始位置
交变电流的变化规律
设线圈平面从中性面开始转动，角速度是ω．经过时间t，AB、CD宽 ，AD 、BC长 ，磁感应强度是B.
不对。 根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，而与磁 通量没有必然联系。
问题与练习
下图中，设磁感应强度为0.01T，单砸线圈边长AB为20cm，宽AD为10cm， 转速n为50r/s，求线圈转动时感应电动势的最大值
问题与练习
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
磁铁靠近白炽灯，发现灯丝颤动。 因为通有交变电流的灯丝处在磁场中要受到力的作用，灯丝受到的磁场力 的大小、方向都随时间做周期性变化，因而灯丝颤动
问题与练习
有人说，在下图中，线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大，因 而线圈中的感应电动势最大；线圈平面跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通 量为0，因而感应电动势为0.这种说法对不对？为什么？