交变电流的产生和描述ppt
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②线圈从垂直中性面开始转动， 则it图象为余弦函数图象，函数式为i＝ Imcosωt.
课堂互动讲练
特别提醒
在交变电流的产生过程中，要特 别注意两个特殊位置的不同特点．
1．线圈平面与中性面重合时， S⊥B，Φ最大，ΔΦ/Δt＝0，e＝0，i ＝0，电流方向将发生改变．
2．线圈平面与中性面垂直时， S∥B，Φ＝0，ΔΦ/Δt最大，e最大，i 最大，电流方向不改变．
物理量 物理含义 重要关系 适用情况及说明
交变电流 瞬时值 某一时刻
的值
e＝Emsinωt i＝Imsinωt
计算线圈某时刻 的受力情况
峰值
最大的瞬 Em＝nBSω 讨论电容器的击
时值 Im＝Em/(R＋r)
穿电压
课堂互动讲练
物理量 物理含义
重要关系
适用情况及说明
(1) 计 算 与 电 流 的 热
第一节 交变电流的产生和描述
基础知识梳理
一、交变电流的产生和变化规律 1．交变电流：大小和方向都 随时间做周期性变化的电流叫交 变电流，简称交流(AC)．方向变 化为其主要特征．
图10－1－1
基础知识梳理
2．正弦交变电流 (1)特点：随时间按正(余)弦规律变 化的交变电流． (2)产生：如图10－1－1所示，将 线圈置于匀强磁场中，并绕垂直于磁 感线的轴做匀速转动，线圈中就会产 生正(余)弦交变电流．
角速度：ω＝2πn＝2π×6102 rad/s＝ 0.4π rad/s
初相：Φ0＝0 则感应电动势瞬时值表达式为 e＝Emsin(ωt＋Φ0)＝ 0.04πsin0.4πt(V) 由此可知选项C是正确的．
课堂互动讲练
二、对交变电流“四值”的比较 和理解
1．交变电流的瞬时值、峰值、有 效值、平均值的比较
基础知识梳理
二Hale Waihona Puke Baidu描述交变电流的物理量 1．交变电流的周期和频率的关 系：T＝ 1 .
f
2．峰值和有效值 (1)峰值：交变电流的峰值是它能 达到的最大值 ． (2)有效值：让交流与恒定电流通 过相同的电阻，它们在相同时间内产 生的热量相等，则这个恒定电流I、恒 定电压U就是这个交变电流的有效值．
基础知识梳理
课堂互动讲练
一、正弦式电流的变化规律
1．正弦式电流的变化规律(线圈在中性
面位置开始计时)
规律
函数
图象
物理量
磁通量
Φ＝Φmcosωt ＝BScosωt
电动势
e＝Em·sinωt ＝nBSω·sinωt
课堂互动讲练
规律 物理量
电压
函数
u＝Um·sinωt ＝RR＋Emrsinωt
图象
i＝Im·sinωt
(1)电动势(e)：e＝ Emsinωt . (2)电压(u)：u＝ Umsinωt. (3)电流(i)：i＝Imsinωt.
基础知识梳理
特别提示：(1)电流大小变化 但是方向不变的仍然是直流电；
(2)函数表达式e＝Emsinωt， 只有从中性面开始计时才能成 立，如果开始位置和中性面的夹 角为θ，则瞬时值表达式为e＝ Emsin(ωt＋θ)．
基础知识梳理
(3)中性面 ①定义：与磁场方向垂直的平面． ②特点 a．线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通 量最大，磁通量的变化率为 零 ，感应电动势 为零 ． b．线圈转动一周，两 次经过中性面，线 圈每经过 中性面 一次，电流的方向就改变一 次．
基础知识梳理
3．正弦式电流的变化规律(线圈在 中性面位置开始计时)
电流
＝RE＋mr·sinωt
课堂互动讲练
2.交变电流瞬时值表达式的书写基 本思路
(1)确定正弦交变电流的峰值，根 据已知图象或由公式Em＝nBSω求出相 应峰值．
(2)明确线圈的初始位置，找出对 应的函数关系式．
课堂互动讲练
如：①线圈从中性面开始转动， 则it图象为正弦函数图象，函数式为i＝ Imsinωt.
A．e＝12πsin120t(V) B．e＝24πsin120πt(V) C．e＝0.04πsin0.4πt(V) D．e＝0.4πcos2πt(V) 解析：选C.矩形线圈在匀强磁场 中匀速转动产生感应电动势的最大值 为 Em＝BSω＝BS·2πn＝ 1×0.1×0.4π(V)＝0.04π(V)
课堂互动讲练
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即时应用
1．如图10－1－2所 示，单匝矩形线圈在匀强磁 场中匀速转动，其转动轴线 OO′与磁感线垂直．已知匀 强磁场的磁感应强度B＝1 T，线圈所围面积S＝0.1 m2，转速12 r/min.若从中性 面开始计时，则线圈中产生 的感应电动势的瞬时值表达 式应为( )
图10－1－2
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(3)正弦交变电流的有效值与峰值
之间的关系：
Im
Um
I＝ 2 ，U＝ 2 ，E＝Em.
2
ΔΦ 3．平均值： E ＝ n Δt ＝BL v .
基础知识梳理
特别提示：(1)只有正弦交变 电流的最大值和有效值满足倍关 系，其他交变电流无这种关系， 且用电器铭牌上标出的值均为有 效值(电容器除外)．
(2)通常所说交变电流、电压 的数值，各种交流电器设备所标 的额定电压和额定电流的数值， 一般交流电表测量的数值，都是 指有效值(除非有特殊说明)．
E ＝nΔΔΦt
与时间的比值 I ＝R＋E r
计算通过电路截面 的电量
课堂互动讲练
2.对交变电流有效值的理解 交变电流的有效值是根据电流的 热效应(电流通过电阻生热)进行定义 的，所以进行有效值计算时，要紧扣 电流通过电阻生热(或热功率)进行计 算．注意“三同”：即“相同电 阻”，“相同时间”内产生“相同热 量”．计算时“相同时间”要取周期 的整数倍，一般取一个周期．
课堂互动讲练
注意：在交流电路中，电压表、 电流表等电工仪表的示数均为交变电 流的有效值．在没有具体说明的情况 下，所给出的交变电流的电压、电流 指的是有效值．
课堂互动讲练
特别提醒
1．由感应电动势的最大值公式 Em＝nBSω得，Em仅由n、B、S、ω 四个物理量所决定，与轴的具体位置 和线圈的形状都无关．
效应有关的量(如功、
有效值
跟交变电流的 热效应等效的 恒定电流值
对正(余)弦交变电
流有：E＝Em/ 2 U＝Um/ 2 I＝Im/ 2
功率、热量等) (2) 电 气 设 备 “ 铭 牌”上所标的一般 是有效值
(3) 保 险 丝 的 熔 断 电
流为有效值
交变电流图象 E ＝BL v
平均值
中图线与时间 轴所夹的面积
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特别提醒
在交变电流的产生过程中，要特 别注意两个特殊位置的不同特点．
1．线圈平面与中性面重合时， S⊥B，Φ最大，ΔΦ/Δt＝0，e＝0，i ＝0，电流方向将发生改变．
2．线圈平面与中性面垂直时， S∥B，Φ＝0，ΔΦ/Δt最大，e最大，i 最大，电流方向不改变．
物理量 物理含义 重要关系 适用情况及说明
交变电流 瞬时值 某一时刻
的值
e＝Emsinωt i＝Imsinωt
计算线圈某时刻 的受力情况
峰值
最大的瞬 Em＝nBSω 讨论电容器的击
时值 Im＝Em/(R＋r)
穿电压
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物理量 物理含义
重要关系
适用情况及说明
(1) 计 算 与 电 流 的 热
第一节 交变电流的产生和描述
基础知识梳理
一、交变电流的产生和变化规律 1．交变电流：大小和方向都 随时间做周期性变化的电流叫交 变电流，简称交流(AC)．方向变 化为其主要特征．
图10－1－1
基础知识梳理
2．正弦交变电流 (1)特点：随时间按正(余)弦规律变 化的交变电流． (2)产生：如图10－1－1所示，将 线圈置于匀强磁场中，并绕垂直于磁 感线的轴做匀速转动，线圈中就会产 生正(余)弦交变电流．
角速度：ω＝2πn＝2π×6102 rad/s＝ 0.4π rad/s
初相：Φ0＝0 则感应电动势瞬时值表达式为 e＝Emsin(ωt＋Φ0)＝ 0.04πsin0.4πt(V) 由此可知选项C是正确的．
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二、对交变电流“四值”的比较 和理解
1．交变电流的瞬时值、峰值、有 效值、平均值的比较
基础知识梳理
二Hale Waihona Puke Baidu描述交变电流的物理量 1．交变电流的周期和频率的关 系：T＝ 1 .
f
2．峰值和有效值 (1)峰值：交变电流的峰值是它能 达到的最大值 ． (2)有效值：让交流与恒定电流通 过相同的电阻，它们在相同时间内产 生的热量相等，则这个恒定电流I、恒 定电压U就是这个交变电流的有效值．
基础知识梳理
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一、正弦式电流的变化规律
1．正弦式电流的变化规律(线圈在中性
面位置开始计时)
规律
函数
图象
物理量
磁通量
Φ＝Φmcosωt ＝BScosωt
电动势
e＝Em·sinωt ＝nBSω·sinωt
课堂互动讲练
规律 物理量
电压
函数
u＝Um·sinωt ＝RR＋Emrsinωt
图象
i＝Im·sinωt
(1)电动势(e)：e＝ Emsinωt . (2)电压(u)：u＝ Umsinωt. (3)电流(i)：i＝Imsinωt.
基础知识梳理
特别提示：(1)电流大小变化 但是方向不变的仍然是直流电；
(2)函数表达式e＝Emsinωt， 只有从中性面开始计时才能成 立，如果开始位置和中性面的夹 角为θ，则瞬时值表达式为e＝ Emsin(ωt＋θ)．
基础知识梳理
(3)中性面 ①定义：与磁场方向垂直的平面． ②特点 a．线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通 量最大，磁通量的变化率为 零 ，感应电动势 为零 ． b．线圈转动一周，两 次经过中性面，线 圈每经过 中性面 一次，电流的方向就改变一 次．
基础知识梳理
3．正弦式电流的变化规律(线圈在 中性面位置开始计时)
电流
＝RE＋mr·sinωt
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2.交变电流瞬时值表达式的书写基 本思路
(1)确定正弦交变电流的峰值，根 据已知图象或由公式Em＝nBSω求出相 应峰值．
(2)明确线圈的初始位置，找出对 应的函数关系式．
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如：①线圈从中性面开始转动， 则it图象为正弦函数图象，函数式为i＝ Imsinωt.
A．e＝12πsin120t(V) B．e＝24πsin120πt(V) C．e＝0.04πsin0.4πt(V) D．e＝0.4πcos2πt(V) 解析：选C.矩形线圈在匀强磁场 中匀速转动产生感应电动势的最大值 为 Em＝BSω＝BS·2πn＝ 1×0.1×0.4π(V)＝0.04π(V)
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即时应用
1．如图10－1－2所 示，单匝矩形线圈在匀强磁 场中匀速转动，其转动轴线 OO′与磁感线垂直．已知匀 强磁场的磁感应强度B＝1 T，线圈所围面积S＝0.1 m2，转速12 r/min.若从中性 面开始计时，则线圈中产生 的感应电动势的瞬时值表达 式应为( )
图10－1－2
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(3)正弦交变电流的有效值与峰值
之间的关系：
Im
Um
I＝ 2 ，U＝ 2 ，E＝Em.
2
ΔΦ 3．平均值： E ＝ n Δt ＝BL v .
基础知识梳理
特别提示：(1)只有正弦交变 电流的最大值和有效值满足倍关 系，其他交变电流无这种关系， 且用电器铭牌上标出的值均为有 效值(电容器除外)．
(2)通常所说交变电流、电压 的数值，各种交流电器设备所标 的额定电压和额定电流的数值， 一般交流电表测量的数值，都是 指有效值(除非有特殊说明)．
E ＝nΔΔΦt
与时间的比值 I ＝R＋E r
计算通过电路截面 的电量
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2.对交变电流有效值的理解 交变电流的有效值是根据电流的 热效应(电流通过电阻生热)进行定义 的，所以进行有效值计算时，要紧扣 电流通过电阻生热(或热功率)进行计 算．注意“三同”：即“相同电 阻”，“相同时间”内产生“相同热 量”．计算时“相同时间”要取周期 的整数倍，一般取一个周期．
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注意：在交流电路中，电压表、 电流表等电工仪表的示数均为交变电 流的有效值．在没有具体说明的情况 下，所给出的交变电流的电压、电流 指的是有效值．
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特别提醒
1．由感应电动势的最大值公式 Em＝nBSω得，Em仅由n、B、S、ω 四个物理量所决定，与轴的具体位置 和线圈的形状都无关．
效应有关的量(如功、
有效值
跟交变电流的 热效应等效的 恒定电流值
对正(余)弦交变电
流有：E＝Em/ 2 U＝Um/ 2 I＝Im/ 2
功率、热量等) (2) 电 气 设 备 “ 铭 牌”上所标的一般 是有效值
(3) 保 险 丝 的 熔 断 电
流为有效值
交变电流图象 E ＝BL v
平均值
中图线与时间 轴所夹的面积