表征交变电流的物理量

表征交变电流的物理量教学目的：l、掌握表征交变电流大小物理量。

2、理解有效值的定义并会用它解决相关问题。

3、掌握表征交变电流变化快慢的物理量。

教学重点：掌握表征交变电流大小物理量。

理解有效值的定义并会用它解决相关问题教学难点：有效值的理解教学准备：幻灯片、交流发电机模型、演示电流表、教学过程：一、知识回顾（一）、交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流。

如图15-1所示（b）、（c）、（e）所示电流都属于交流，其中按正弦规律变化的交流叫正弦交流。

如图（b）所示。

而（a）、(d)为直流其中（a）为恒定电流。

（二）、正弦交流的产生及变化规律。

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。

规律：图象表示：二、新课教学：1、表征交变电流大小物理量①瞬时值：对应某一时刻的交流的值用小写字母x 表示，e i u②峰值：即最大的瞬时值③有效值：ⅰ、意义：描述交流电做功或热效应的物理量ⅱ、定义：跟交流热效应相等的恒定电流的值叫做交流的有效值。

ⅲ、正弦交流的有效值与峰值之间的关系是ε= I= U= 。

注意：正弦交流的有效值和峰值之间具有ε= ，U= 的关系，非正弦（或余弦）交流无此关系，但可按有效值的定义进行推导，如对于正负半周最大值相等的方波电流，其热效应和与其最大值相等的恒定电流是相同的，因而其有效值即等于其最大值。

即I=I 。

ⅳ、交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值；交流电流表和交流电压表的读数是有效值。

对于交流电若没有特殊说明的均指有效值。

ⅴ、在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。

④、峰值、有效值应用上的区别。

峰值是交流变化中的某一瞬时值，对纯电阻电路来说，没有什么应用意义。

若对含电容电路，在判断电容器是否会被击穿时，则需考虑交流的峰值是否超过电容器的耐压值。

交流的有效值是按热效应来定义的，对于一个确定的交流来说，其有效值是一定的。

描述交变电流有哪些物理量
交变电流（AC，Alternating Current）是电流的一种形式，其方向和大小随时间变化。

描述交变电流涉及到一些基本的物理量，下面是其中一些重要的物理量：
1. 电流（I）：
•方向：随时间变化。

•大小：随时间变化，通常用有效值（RMS值）表示。

2. 电压（V）：
•方向：随时间变化，与电流的变化同步。

•大小：随时间变化，通常用有效值（RMS值）表示。

3. 频率（f）：
•定义：交变电流周期内的完整振荡次数。

•单位：赫兹（Hz）。

4. 振幅（A）：
•定义：电流或电压的最大值。

•单位：安培（A）或伏特（V）。

5. 相位（Φ）：
•定义：描述电流和电压波形之间的时间关系。

•单位：弧度（rad）或角度（通常以度表示）。

6. 有效值（RMS值）：
•定义：交变电流或电压的有效数值，相当于直流电流或电压产生相同的功率效果。

•计算：对交变电流或电压波形进行均方根计算。

7. 周期（T）：
•定义：一个完整的交变电流或电压波形经过的时间。

•关系：周期与频率之间有倒数关系，即T=f1。

这些物理量描述了交变电流的基本特征，包括电流和电压的变化规律、频率、振幅、相位关系等。

这些参数对于分析交变电路中的电流和电压行为非常重要。

表征交变电流的物理量交流电流是指周期性变化的电流。

在交流电路中，我们经常使用一些物理量来表征交变电流的特性和性质。

本文将介绍几个最常用的表征交变电流的物理量。

1. 有效值有效值是交流电流的一个重要物理量，通常表示为$I_{\\mathrm{rms}}$。

有效值是指与同样功率的直流电流相比，产生相同效果的电流值。

在交流电路中，电流的幅值是不断变化的，因此单纯使用峰值来表征交变电流的大小并不准确。

有效值是通过对交流电流的幅值进行数学平均来计算的。

对于正弦交流电流，其有效值可以通过其峰值电流$I_{\\mathrm{peak}}$与$\\sqrt{2}$的乘积得到：$$I_{\\mathrm{rms}} = \\frac{I_{\\mathrm{peak}}}{\\sqrt{2}}$$有效值可以帮助我们对交流电流进行定量的描述和比较，也是计算交流电功率和电阻、电感、电容等元件参数时的重要参考值。

2. 频率频率是指交流电流中周期性变化的频率，用单位时间内变化的周期数来表示。

国际单位制中频率的单位是赫兹（Hz），表示每秒中的周期数。

交流电流的频率会影响到电流的变化速度和周期。

在电力系统中，常用的交流电频率是50Hz和60Hz。

频率的高低决定了电源和电器之间的电能转换效率和传输的稳定性。

在交流电路中，频率的测量可以采用频率计或示波器等仪器进行。

3. 相位相位是指交流电流相对于某个参考信号的偏移程度，也可以理解为交流电流波形相对于时间轴的位置。

正弦交流电流的波形可以表示为 $I(t) = I_{\\mathrm{peak}} \\sin(\\omega t + \\phi)$，其中 $\\omega$ 是角频率，t是时间，$\\phi$ 是相位差。

相位差可以用来描述两个交流电流之间的相对时间偏移。

例如，在串联的电容和电阻电路中，电流与电压的相位差可以用来计算它们之间的相对滞后或超前。

相位差可以通过示波器等仪器进行测量。

表征交变电流的物理量交变电流是一种电流形式，其方向和大小以一定的规律周期性地变化。

在电力系统、电子器件和通信系统中广泛应用。

为了准确描述和分析交变电流的性质，人们引入了一系列物理量来表征交变电流。

本文将介绍几个常用的物理量。

1. 电压幅值（Peak Voltage）电压幅值指交变电压最大值的绝对值。

在周期性波形中，电压幅值表示电压从最低点到最高点的差值。

用符号表示为Vpeak，单位为伏特（V）。

2. 电流幅值（Peak Current）电流幅值是交变电流最大值的绝对值，用符号表示为Ipeak。

它表示电流波形的峰值。

电流幅值是衡量电流大小的重要指标。

单位为安培（A）。

3. 电压峰-峰值（Peak-to-Peak Voltage）电压峰-峰值是交变电压波形的最大峰值与最小峰值之间的差值。

它表示电压波形的振幅范围。

用符号表示为Vpp，单位为伏特（V）。

4. 电流峰-峰值（Peak-to-Peak Current）电流峰-峰值是交变电流波形的最大峰值与最小峰值之间的差值。

类似于电压峰-峰值，电流峰-峰值可以用来表示电流波形的振幅范围。

用符号表示为Ipp，单位为安培（A）。

5. 电压有效值（RMS Voltage）电压有效值也称为根号均方根值，表示交变电压在相同工作周期内所产生的热效应与直流电压相等时的值。

电压有效值是交变电压的重要参数，常用符号表示为Vrms，单位为伏特（V）。

6. 电流有效值（RMS Current）电流有效值也称为根号均方根值，表示交变电流在相同工作周期内所产生的热效应与直流电流相等时的值。

电流有效值是衡量交变电流大小的重要参数，常用符号表示为Irms，单位为安培（A）。

7. 相位差（Phase Difference）相位差是指交变电流和电压之间的相位差异。

在交流电路中，电流和电压的波形通常是不同的，它们之间存在一定的相位差。

相位差可以用角度或时间表示，常用单位为度（°）或弧度（rad）。

表征交变电流的物理量一、教育目标1．复习上节课知识，并推出εm=BωSεm＝NBωS2．理解交变电流的周期、频率含义，掌握它们相互间关系3．理解交变电流有效值的意义，会应用正弦式交变电流有效值公式对纯电阻电路的电压、电流进行有关计算4．能利用有效值定义计算某些交变电流的有效值二、重点、难点、疑点及解决办法1．交变电流有效值概念既是重点又是难点，通过计算特殊形式的交变电流的有效值来体会和掌握它的定义2．交变电流瞬时值确定使学生感到困难，通过例题分析使学生学会借助数学工具处理解决物理问题的能力三、教具准备投影机、幻灯机、手摇发电机、导线若干、万用电表(25只)灯泡“220V、100W”(25只)四、教学步骤（一）复习引入通过上节课学习，我们知道矩形线框在匀强磁场中匀速转动时，线框中产生了正弦式交流电。

我们是怎样描述交变电流的变化规律呢？公式法e＝εmsinωt I＝Imsinωt(中性面开始计时)i/A其中εm＝2Bl1vl1为切割边ab、cd长度。

而v则是ab边绕O轴(O轴为过bc边、ad边中点的直线)以ω角速若线框绕ab边为轴转动呢？εm＝εbt＝Bl1v1＝Bl1ωl2＝BωS若线框绕O1O2轴(均垂直磁感线)转动呢？εm＝BωS启发引导学生回答，矩形线框在匀强磁场中只要绕垂直磁感线的轴转动，线框中产生感应电动势最大值为εm＝BωS若有n匝线框则εm＝nBωS矩形线框在匀强磁场中匀速转动一周过程中，只有两个时刻处在最大值，不同时刻感应电动势瞬时值不同。

显然交变电流是较为复杂的，那用什么物理量来描述交变电流呢？(若时间不够，εm＝BωS的推导放至习题课进行)（二）新课教学交变电流是周期性变化的，用什么来描述周期性变化的快慢呢？周期(T)——交流电完成一次周期性变化所需时间频率(f)——1秒内完成周期性变化的次数它们关系如何？各自单位？T＝1/f，T秒(s)，f赫兹(Hz)描述交变电流变化快慢的物理量除周期，频率外，还有什么物理量？转速n(转/秒)，角速度ω(弧度/秒)那它们间又有什么关系呢？T=2π/ωf＝ω/2πω＝2π/T＝2πf=2πn交变电流不同时刻，瞬时值不同，但我们用什么来表示交变电流平均的效果呢？如果初温相同，同时加热相同时间烧开。