5.2《描述交变电流的物理量》课件
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5.1 5.2交变电流的物理量一、周期和频率:二、峰值和有效值:1、峰值:2、有效值:3、有效值与峰值的关系:4、下列几种情况都要用交流电的有效值(1) 交流用电设备上所标的额定电压和额定电流是有效值;(2) 交流电压表和交流电流表的示数是有效值;(3) 交变电流的数值在无特别说明时都是有效值(如照明电压220V 和动力用电380V )。
(4) 计算交流电通过导体产生的热量、热功率及保险丝的熔断电流时为有效值;5、有效值与平均值的区别:在计算交变电流通过导体产生热量、热功率时只能用交变电流的有效值,不能用平均值; 在计算通过导体的电荷量时,只能用交变电流的平均值,而不能用有效值。
【典型例题】【例1】 如图5-2-5所示为照明用交流电压e 与时间t 的关系图象.电压的最大值为 ______V .有效值为_______V .电压变化周期为____s .频率为_____Hz 角速度为_____rad/s .瞬时值表达式____________V . t =s 3001时刻电压瞬时值为______V .此时线圈平面与中性面的夹角为________ .【例2】一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图5-2-4所示,则A .该交流电的电压瞬时值的表达式为u =100sin(25t)VB .该交流电的频率为25 HzC .该交流电的电压的有效值为D .若将该交流电压加在阻值R =100 Ω的电阻两端,则电阻消耗的功率时50 W【例3】如图5-2-3所示,交流发电机矩形线圈的边长 ab =cd =40cm ,bc =ad =20cm ,共50匝,线圈电阻r =1 Ω。
线圈在B =0.2T 的匀强磁场中,绕垂直磁场方向的轴OO ’以 100r/s 的转速匀速转动,外接电阻R =9Ω。
求:(1)电压表读数;(2)电阻R 上的电功率(3)从图示位置转过900时,通过R 的电量多少?一、选择题1、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 =10sin ωt V 的交流电源上,它的发热功率是A .0.25PB .0.5PC .PD .2P2、一电热器接在10V 的直流电源上产生一定的热功率,把它改接在交流电源上要使产生的热功率是原来的两倍,则交流电压的最大值应是A .20VB .7.1VC .10VD .14V3、如图5-2-7所示,交变电流电源的电压是6 V ,它跟电阻R 1、R 2及电容C 、电压表一起连成如图电路.忽略电源内阻,为保证电容器不击穿,电容器耐压值U 2和电压表示数U 1分别为A .U 1=62 VB .U 2=6 VC .U 1=6 VD .U 2≥62V 4、电阻R 1、R 2交流电源按照图所示方式连接,R 1=10Ω,R 2=20Ω。
《描述交变电流的物理量》讲义一、交变电流的产生在我们的日常生活中,电的使用无处不在。
但大家是否知道,我们所使用的市电其实是一种交变电流呢?交变电流通常是由交流发电机产生的。
交流发电机的主要部件是一个在磁场中旋转的线圈。
当线圈在磁场中匀速转动时,穿过线圈的磁通量会发生周期性的变化,从而在线圈中产生感应电动势。
这个感应电动势的大小和方向都会随时间周期性地变化,于是就形成了交变电流。
二、描述交变电流的物理量1、周期和频率周期(T)是交变电流完成一次周期性变化所需的时间,单位是秒(s)。
频率(f)则是交变电流在 1 秒钟内完成周期性变化的次数,单位是赫兹(Hz)。
二者的关系是:f = 1/T 。
比如说,我国市电的频率是 50Hz,这意味着它的周期就是 1/50 =002 秒。
周期和频率反映了交变电流变化的快慢。
2、峰值和有效值峰值(Em、Im)是交变电流在一个周期内所能达到的最大数值。
对于正弦式交变电流,峰值与有效值之间存在着特定的关系。
有效值(E、I)是根据电流的热效应来定义的。
让交变电流和直流电流通过相同的电阻,如果在相同的时间内产生的热量相等,那么这个直流电流的值就称为交变电流的有效值。
对于正弦式交变电流,其有效值与峰值的关系是:E = Em /√2 ,I = Im /√2 。
在实际应用中,我们通常所说的交变电流的电压、电流值都是指有效值。
例如,我们说市电的电压是 220V,指的就是有效值;而用电器上所标注的额定电压、额定电流也都是有效值。
3、瞬时值瞬时值(e、i)是交变电流在某一时刻的值。
对于正弦式交变电流,其瞬时值可以用表达式 e =Em sinωt 、i =Im sinωt 来表示,其中ω是角频率。
三、正弦式交变电流的表达式正弦式交变电流的电动势、电压和电流的瞬时值表达式分别为:e =Em sinωtu =Um sinωti =Im sinωt其中,Em、Um、Im 分别为电动势、电压和电流的峰值,ω =2πf为角频率。
5.2 描述交变电流的物理量一、教学目标:1、知道交变电流的周期、频率的含义,以及它们相互间的关系。
知道我国生产、生活所使用的交流电的周期和频率。
2、知道交变电流的峰值和有效值的意义,会计算某些交流电的有效值。
3、会应用正弦式交流电的有效值进行有关的计算。
二、复习引入:正弦式交流电是如何产生的,它的瞬时值表达式是怎么样的?所对应的图像又是怎么样的?三、自主学习:问题1:在上一节的学习中我们看见交流电的变化是有规律的,请你定义一下交流电的周期与频率,它们之间的关系是如何的?问题2:一个周期内,电流的方向发生几次变化,几次达到最大值?问题3:观察交流电的瞬时值表达式,如何找出交流电的最大值,如何计算交流电的平均值?问题4:什么叫做交流电的有效值?如何计算有效值?四、跟踪练习:1.某交变电压随时间的变化规律如图3所示,则此交变电流的频率为________Hz .线圈转动的角速度是________rad /s .若将此电压加在10 μF 的电容器上,则电容器的耐压值不应小于________V .图32.我国照明电压的瞬时值表达式为e =2202sin 100πt V ,它的周期是________,频率是________,在1 s 内电流的方向改变________次,电压最大值为________. 知识点二 交变电流的峰值和有效值3.关于交变电流的感应电动势的有效值U 和最大值U m ,下列说法中正确的是( )A .任何形式的交变电流都具有U =U m /2的关系B .只有正(余)弦交变电流才具有U =Um 2的关系 C .照明电压220 V 、动力电压380 V 指的都是最大值D .交流电压表和交流电流表测的都是最大值4.电阻R 1、R 2与交流电源按照图4(a )方式连接,R 1=10 Ω,R 2=20 Ω.合上开关S 后,通过电阻R 2的正弦交变电流i 随时间t 变化的情况如图(b )所示.则( )A .通过R 1的电流有效值是1.2 AB .R 1两端的电压有效值是6 VC .通过R 2的电流最大值是1.2 2 AD .R 2两端的电压最大值是6 2 V【方法技巧练】 图4一、有效值的计算方法5.如图5所示为一交变电流的图象,则该交变电流的有效值为多大?图56.某一交流电的电压波形如图6所示,求这一交流电的电压有效值U.图6二、瞬时值、最大值、有效值与平均值应用的技巧7.如图7所示,矩形线圈的匝数为n,线圈面积为S,线圈电阻为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的电荷量q.(2)电阻R上产生的焦耳热Q.图7 8.在水平方向的匀强磁场中,有一正方形闭合线圈绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动,已知线圈的匝数为n=100匝,边长为20 cm,电阻为10 Ω,转动频率f=50 Hz,磁场的磁感应强度为0.5 T.求:(1)外力驱动线圈转动的功率.(2)转至线圈平面与中性面的夹角为30°时,线圈产生的感应电动势及感应电流的大小.(3)线圈由中性面转至与中性面成30°夹角的过程中,通过线圈横截面的电荷量.。